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Kurzfassung

Der Wellenlagerung in Pod-Antrieben wurde in letzter Zeit aufgrund von unerwarteten Ausfällen eine verstärkte Aufmerksamkeit gewidmet. Aus den bekannt gewordenen Schadensfällen kann geschlossen werden, dass der Verschleiß und das Langzeitverhalten der eingesetzten Wälzlager vergleichsweise ungünstig ist. Vor diesem Hintergrund zeichnet sich im Schiffbau ein gesteigertes Interesse an der Gestaltung, den Einsatzmöglichkeiten und dem Betriebsverhalten von Radialgleitlagern in Pod-Antrieben ab.

Über den Einsatz von hydrostatisch/hydrodynamisch wirkenden Radialgleitlagern bei Schiffswellen liegen keine für die Praxis relevanten Ergebnisse und Erfahrungen vor. Im Mittelpunkt der durchgeführten Entwicklung standen daher die Entwicklung, Auslegung und Berechnung eines Gleitlagers, dass sowohl hydrostatische als auch hydrodynamische Tragfähigkeit in einem Bauteil vereinigt. Hierzu waren die vorhandenen Berechnungsmethoden deutlich zu verbessern. Dazu mussten zunächst die theoretischen Grundlagen für Radialgleitlager unter Einbeziehung des Standes der Technik erweitert werden. Hierbei lag der Schwerpunkt auf der mathematischen und physikalischen Modellierung der Lagereigenschaften. Die bekannten physikalischen Gesetzmäßigkeiten mussten durch ein aufwendiges System von Differenzengleichungen beschrieben werden. Im vorliegenden Fall sind dies die erweiterte Reynoldssche Differentialgleichung für die Schmiermittelströmung im Schmierspalt und entsprechend angepasste Gleichungen zur Modellierung des externen hydrostatischen und hydrodynamischen Schmiermittel-Versorgungssystems. Es wurden rechentechnische Lösungen zur Simulation des Verhaltens und zur Auslegung des Hybridlagers entwickelt. Dies war der Hauptteil des Projektes HYDROSdesign.

Auf einem großen Versuchsstand für Lager mit einem Wellendurchmesser von 770 mm wurden zwei Prototypen im Maßstab 1:1 erprobt und die Simulationsmethoden anhand von Vergleichsrechnungen evaluiert. Die Funktionsfähigkeit des Hybridlagers wurde nachgewiesen.

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Inhaltsverzeichnis

 Kurzfassung 2
 Inhaltsverzeichnis3
1 Aufgabenstellung des Vorhabens7
2 Zusammenarbeit mit Dritten7
3 Ausgangspunkte und Voraussetzungen der Projektpartner7
3.1 BVI7
3.2 ABB8
3.3 IFD8
3.4 ILK8
3.5 KT/CAD8
3.6 Bordag8
4 Planung und Ablauf des Vorhabens8
4.1 Arbeitspakete8
4.2 Zuordnung der Arbeitsschwerpunkte8
4.2.1 BVI9
4.2.2 ABB9
4.2.3 IFD9
4.2.4 ILK9
4.2.5 KT/CAD9
4.2.6 Bordag9
4.3 Ablauf9
5 Wissenschaftlich-technischer Stand10
6 Erzielte Ergebnisse12
6.1 F+E Definitionsphase12
6.2 Bauteilauslegung und Vorentwurf16
6.3 Mathematische Modellierung17
6.3.1 Erste Berechnung hydrostatischer Radialgleitlager nach DIN-Norm17
6.3.2 Untersuchungen zur ursprünglichen Lösungsidee18
6.3.3 Weiterentwicklung des Lagerberechnungsprogramm SIRIUS19
6.3.3.1Bewährtes aus dem ursprünglichen Programm19
6.3.3.2Einführung eines Universalschmiersystems20
6.3.3.3Neustrukturierung des Programms21
6.3.3.4 Weitere Verbesserungen22
6.3.3.5Nutzen für die wissenschaftliche Arbeit24
6.3.3.6Ein Werkzeug für Ingenieure24
6.3.4 Ausführliche Simulation des gesamten Betriebsfeldes des Lagers25
6.3.5 Lageroptimierung32
6.3.6 Untersuchungen zu einem Aspekt der Zuverlässigkeit der Variante mit PM-Reglern39
6.3.7 Das Gleitlager als Schmiermittelpumpe42
6.3.8 Lagerverformung43
6.4 Konstruktion und Fertigung der Versuchseinrichtung46
6.5 Konstruktion und Fertigung der Prototypen46
6.6 Prototyperprobung und Bewertung49
6.6.1 Messwerterfassung und -aufbereitung49
6.6.1.1Lagerbelastung50
6.6.1.2Umrechnung der Messwerte der Spalthöhe50
6.6.1.3Festlegung der mittleren dynamischen Viskosität für die Vergleichsrechnung53
6.6.2 Vorversuch mit Laminardrosseln (Versuch V006-1)54
6.6.3 Erprobung Prototyp1 mit PM-Regler PM65 im stationären Betrieb (Versuch V010-1)58
6.6.4 PM-Regler mit quasistationärer horizontal wechselnder Belastung (Versuch V013-3)62
6.6.5 PM-Regler mit horizontal wechselnder Belastung von 1 Hz (Versuch V013-3)64
6.6.6 PM-Regler mit horizontal wechselnder Belastung von 4 Hz (Versuch V013-3)66
6.6.7 PM-Regler mit vertikaler schwellender Belastung von 1 Hz (Versuch V012-1)68
6.6.8 Quasistatischer hydrodynamischer Betrieb mit variierenden Drehzahlen (Versuch V023-1)69
6.6.9 Hydrodynamischer Betrieb mit vertikaler schwellender Belastung von 1 Hz (Versuch V024-1)70
6.6.10 Anfahrhilfe im stationären Betrieb (Versuch V037-1)72
6.6.11 Zusammenfassung74
6.7 Gesamtpotentialabschätzung75
6.8 Projektkoordination75
7 Verwertung der Forschungsergebnisse75
8 Während der Durchführung des Projekts bekannt gewordener Fortschritt bei anderen Stellen76
9 Veröffentlichungen des Ergebnisses76
9.1 Erfolgte Veröffentlichungen76
9.2 Geplante Veröffentlichungen77
  Tabellenverzeichnis77
  Abbildungsverzeichnis77
  Literaturverzeichnis81

Sie können das kompletten Maniskript als PDF-Datei hier herunterladen: Zum Download

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