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Wirtschafts- und Betriebswissenschaften

Markus ZELLHOFER (2017)

QM Junior

"Analyse eines Wälzlagerprüfstands hinsichtlich Steifigkeit und dynamischer Belastung" (Masterarbeit)


Im Rahmen dieser Diplomarbeit wird eine Simulation eines Wälzlagerprüfstandes erarbeitet und daraus geeignete Richtlinien zu dessen Umsetzung erstellt. Die Ziele sind die Charakterisierung des Verhaltens einer Welle in Bezug auf Verkippung, Verschiebung und deren Eigenfrequenzen. Infolge dieser Daten wird eine Abschätzung der Hydraulikkräfte im Hinblick auf die Belastbarkeitsgrenzen der Maschine gemacht. In den Modellen ist die Lagerluft, die Verkippung der Lager sowie die Verschiebung der Welle berücksichtigt. Dies ist durch den Einsatz sogenannter Bushing-Joints sowie durch gezielte Einflussnahme auf die Freiheitsgrade des Modells möglich. Für die Lagerluft ist ein zusätzlicher Ring modelliert worden, welcher ein bestimmtes Ausmaß an freier Wegstrecke mittels eines schwachen Federelements zulässt. Die Geometrien wurden hinsichtlich Rechenzeitverkürzung optimiert und überprüft. Das Gesamtmodell wurde mittels Messung an der realen Maschine validiert und weist eine sehr gute Übereinstimmung mit den Messwerten auf. Die Modalanalyse des Aufbaus ergibt im tiefen Frequenzbereich eine gute Übereinstimmung mit dem Experiment. Für höhere Frequenz verhält sich das System, wie für eine numerische Näherung zu erwarten, zu steif. Somit kann der Prüfstand als Gesamtsystem simuliert werden. In Kombination mit der Hydraulikabschätzung ist eine Bestimmung der Grenzfrequenzen bei bestimmten Lastzyklen möglich und kann zur Versuchsplanung herangezogen werden.

 


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