DE-112021001477-B4 - VERFAHREN ZUR STEUERUNG DES BETRIEBS EINES GLEITLAGERS MITTELS DER TEMPERATUR UND GLEITLAGER ZU SEINER DURCHFÜHRUNG

Abstract

Verfahren zur Steuerung des Betriebs eines Gleitlagers, umfassend die Schritte: a) Bestimmen der Temperaturabhängigkeit der dynamischen Viskosität des Schmiermittels in dem Gleitlager; b) Bestimmen der Übergangstemperatur des Gleitlagers von Halbflüssigkeitsreibung zu Flüssigkeitsreibung; c) Bestimmen der Temperaturabhängigkeit der Lagerkennzahl λ(T) und des Werts der Lagerkennzahl λ kr des Gleitlagerübergangs von halbflüssiger zu flüssiger Reibung auf der Grundlage der Temperaturabhängigkeit der dynamischen Viskosität des Schmiermittels; d) Messen der Betriebstemperatur des Gleitlagers; e) Einstellen der Betriebstemperatur des Gleitlagers, um die Lagerkennzahl λ Rab nahe bei λ kr in einem Bereich zu halten, der einen Übergang zwischen Halbflüssigkeitsreibung und Flüssigkeitsreibung bildet.

Inventors

• Erfinder gleich Patentinhaber

Assignees

• Nikolay Ovcharenko

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20210706

Priority Date

20201209

Claims (6)

1. Verfahren zur Steuerung des Betriebs eines Gleitlagers, umfassend die Schritte: a) Bestimmen der Temperaturabhängigkeit der dynamischen Viskosität des Schmiermittels in dem Gleitlager; b) Bestimmen der Übergangstemperatur des Gleitlagers von Halbflüssigkeitsreibung zu Flüssigkeitsreibung; c) Bestimmen der Temperaturabhängigkeit der Lagerkennzahl λ(T) und des Werts der Lagerkennzahl λ kr des Gleitlagerübergangs von halbflüssiger zu flüssiger Reibung auf der Grundlage der Temperaturabhängigkeit der dynamischen Viskosität des Schmiermittels; d) Messen der Betriebstemperatur des Gleitlagers; e) Einstellen der Betriebstemperatur des Gleitlagers, um die Lagerkennzahl λ Rab nahe bei λ kr in einem Bereich zu halten, der einen Übergang zwischen Halbflüssigkeitsreibung und Flüssigkeitsreibung bildet.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass in Schritt e) die Lagerkennzahl λ Rab in dem Bereich 1,05·λ kr ≤ λ Rab ≤ 1,10·λ kr gehalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass in Schritt e) die Betriebstemperatur des Gleitlagers eingestellt wird, indem ein oder mehrere Parameter aus der Gruppe geändert werden, umfassend: die Temperatur des Schmiermittels im Gleitlager, die Temperatur der reibenden Teile des Gleitlagers, der externe Temperatureinfluss auf das Gleitlager, die Temperatur des Gleitlagergehäuses und/oder der Schmiermittelfluss in der Reibungszone.
4. Gleitlager zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 , umfassend eine Gleitfläche, ein oder mehrere Strukturelemente (A) zur Steuerung der Temperatur und der thermischen Parameter des Gleitlagers, einen oder mehrere Sensoren sowie mindestens eine Steuereinheit (C), wobei einer der Sensoren ein Temperatursensor zur Messung der aktuellen Betriebstemperatur des Gleitlagers ist, und wobei die Steuereinheit eingerichtet ist, einen von dem oder den Sensoren des Gleitlagers entnommenen Kennwert an die Strukturelemente (A) des Gleitlagers zu übermitteln, dadurch gekennzeichnet , dass die Steuereinheit (C) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 eingerichtet ist.
5. Gleitlager nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet , dass die Gleitfläche aus polymeren Gleitwerkstoffen besteht.
6. Gleitlager nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet , dass weitere der Sensoren ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend: Drehzahlsensor, Drucksensor, Temperatursensoren für die Reibfläche des Gleitlagers, Temperatursensor für das Schmiermittel, Temperatursensor für das Getriebegehäuse, Drehmomentsensor, Positionssensoren, Schwingungssensoren und Leistungsaufnahme-Sensor.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Gleitlager, insbesondere auf Verfahren zur Regelung der physikalischen Eigenschaften von Gleitlagern im Betrieb. Weitere Terminologie und Symbole sind in Übereinstimmung mit GOST ISO 7902-1-2001, 18282-88 angegeben. Die wichtigsten Kenngrößen der Betriebsart Gleitlager sind die relative Exzentrizität ε, die zugehörige relative Ölschichtdicke ξ = 1-ε, die Betriebsartkenngröße λ = ηωB/p (Lagerkennzahl, engl. bearing modulus). Die stabile Funktionsweise eines Gleitlagers im Bereich der zuverlässigen Flüssigkeitsschmierung ist bei den Werten 0,1 < ξ < 0,3 und λ > λkr möglich, bei denen die Schmierstoffschicht die rotierenden Teile des Lagers zuverlässig trennt und gleichzeitig die Schwingungsfestigkeit gegenüber der Eigenschwingung der Welle aufrechterhält. Bestehende theoretische Methoden zur Berechnung von Gleitlagern sind sehr grob und beruhen auf einer Vielzahl von Annahmen, insbesondere:- der Schmierstoff entspricht einer Newtonschen Flüssigkeit;- die Geometrie des Produkts perfekt mit den theoretischen Gleichungen übereinstimmt;- die Schwingungen vernachlässigbar sind;- die physikalischen Parameter des Schmierstoffs (Viskosität, Druck, Schichtdicke usw.) sind in axialer Richtung konstant;- die dynamische Viskosität wird als konstant ηeff über den gesamten Betriebstemperaturbereich angenommen;- werden reversible und irreversible Änderungen der Viskosität nicht berücksichtigt;- die exakten Temperaturen der Ölschicht, der Welle und des Lagers, die die Änderungen des relativen Lagerspiels in Abhängigkeit von der Temperatur bestimmen, werden durch Durchschnittswerte von Teff ersetzt;- werden die Rauhigkeiten der Reibflächen als konstant angenommen;- der Wert des Reibungskoeffizienten wird durch ungefähre Annäherung der Petrov- und Vogelpohl-Formeln berechnet;- Änderungen der Steifigkeit und Härte der Welle und der Lageroberflächen werden nicht berücksichtigt;- wird die Wärmeabgabe des Lagers an die Umgebung nicht berücksichtigt. Zusätzlich zu den aufgeführten Annahmen verändern sich die realen Eigenschaften von Gleitlagern über lange Einsatzzeiten erheblich und weichen noch weiter vom Ideal ab. Das derzeitige Mittel zur Aufrechterhaltung des stationären Betriebs des Lagers ist die Erhöhung des Zuverlässigkeitsfaktors κ (Verhältnis λ/λkr), um eine Annäherung der Kennwerte an kritische Werte so weit wie möglich zu vermeiden, da sich die am häufigsten verwendeten Wälzwerkstoffe (Zinn- und Bleibabbitts, Bleibronzen, Aluminiumlegierungen usw.) unter den Bedingungen der Halbflüssigkeits- und Grenzschmierung rasch verschlechtern. zeigt ein Diagramm des Reibungskoeffizienten in Abhängigkeit von der Betriebsartkennlinie, der absoluten und relativen Mindesthöhe der Ölschicht hmin und ξ (Hersey-Stribeck-Kurve). Der enge Bereich der halbflüssigen Schmierung in der Nähe des Punktes a macht es erforderlich, das Risiko einer Bewegung in den Grenzreibungsbereich (links von a) zu vermeiden und das Produkt im Bereich der flüssigen Schmierung mit einem hohen Zuverlässigkeitskoeffizienten zu betreiben. Als Beispiel für eine Welle d=80mm, I/d=1 und eine Modenkennlinie λ=17·10-8. In der klassischen Berechnung des Lagers sind die Werte des maximalen und minimalen Spiels ξ = 0,15-0,7, κ = 3,1-8,4, f = 0,027-0,05. Der berechnete Reibungskoeffizient in der Nähe der Kennlinie des kritischen Modus λkr (Punkt a in ) beträgt fkr = 0,0015, was auf mehr als dreimal höhere Reibungsverluste im Betriebsmodus als im kritischen Modus hinweist. [19] Das beanspruchte Verfahren beruht auf der Nutzung der Eigenschaften moderner Gleitwerkstoffe zur Veränderung der Lagerparameter ohne mechanischen Eingriff, insbesondere zur Veränderung des Reibungskoeffizienten, des relativen Spiels und der Viskosität des Schmierstoffs. Der Bereich dieser Parameter wird durch die Wahl des Gleitmaterials mit geeigneten physikalischen Eigenschaften bestimmt und durch die Änderung der Temperatur in der Gleitzone verändert. Das Ergebnis kann die Steuerung der Leistungsmerkmale der Reibeinheit sein, insbesondere der Drehzahl und der Last, wodurch das Spektrum der Leistungsmerkmale der Reibeinheit erweitert wird; die Reibung, wodurch die Reibungsverluste, die Wärmeabgabe, der Ölverbrauch und das Anlaufmoment verringert werden; der Gleitschichtverschleiß, wodurch die Lebensdauer erhöht wird, die Oberflächengüte und die Formgebung gewährleistet werden; das Spiel, wodurch die Eigenschwingungen und die Schwingungen in verschiedenen Frequenzbereichen verringert werden. zeigt ein Diagramm, das die Auswirkung der Gleitlagertemperatur auf den Reibungskoeffizienten unter verschiedenen Schmierbedingungen und die Bedingung, dass das Gleitlager in den halbflüssigen Reibungsmodus übergeht, veranschaulicht. Die folgenden Werte, die in Tabelle 1 aufgeführt sind, werden derzeit als Mindesthöhe der Schmierschicht akzeptiert. [22] Tabelle 1. Wellendurchmesser,mmhmin,µmBei Gleitgeschwindigkeit der Welle, m/sUa ≤ 131 < UJ ≤ 333 < UJ ≤ 1010 < UJ ≤ 3030