Elastische Verformung und Flächenpressung

Elastische und auch plastische Verformungen treten infolge einer angreifenden Last an den Kontaktstellen der Wälzkörper auf. Wie sich dies bildlich darstellt, zeigt die nächste Abbildung. Du siehst den Kontaktbereich bzw. die Kontaktzone zwischen dem Wälzkörper und dem Innenring des Lagers.

Schadensablauf

Durch das gegenseitige Abwälzen entstehen, wie bereits erwähnt, elastische Verformungen und im sehr ungünstigen Fall auch plastische Verformungen.  

Dabei gilt:

• Bei Kugeln: Eine Punktberührung wird zur Flächenberührung.
• Bei Rollen: Eine Linienberührung wird zur Flächenberührung.

Beide Änderungen treten infolge der augfezeigten Abplattung auf. Die Abplattung selbst entsteht, weil sich beide Kontaktpartner aufeinander zu bewegen. 

Da sich der Wälzkörper immer um 360° dreht und unsere(r) betrachtete(r) Punkt/Linie mit jeder Umdrehung erneut belastet wird, spricht man von einer wiederkehrenden Druckbeanspruchung.

Daraus folgt:

Diese können dann zu einer Ermüdung der Kontaktstellen der Kontaktpartner und letztlich zu einer Dauerfestigkeitsschädigung führen.

Pitting wird auch als Grübchenbildung bezeichnet und als Schadensbild definiert, das auftritt, wenn sich zwei Reibpartner zu stark aneinanderpressen und das Material durch hohe Belastung sukzessive ausbricht. Die Abbildung zeigt einige Beispiele von Pittings.

Diese zunächst kleinen und sich ständig vergrößernden Oberflächenlöcher sorgen im Betrieb für Geräuschemissionen, weshalb ein Austausch des beschädigten Lagers in fast allen Fällen noch rechtzeitig erfolgen kann. 

Für eine manuelle oder computerunterstützte Berechnung werden folgenden Zustände angenommen:

• Der Werkstoff ist homogen und isotrop.
• Entstehende Druckflächen sind eben.
• ausschließlich Normalkräfte an den Druckflächen
• keine Tangentialkräfte
• ausschließlich elastische Verformungen
• Es gilt das Hookesche Gesetz.

Eine Berechnungsmöglichkeit für die Berührung fester elastischer Körper ermöglicht die Hertzsche Theorie.