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2 Begrenzte Tragfähigkeit eines zylindrischen Gleitgelenks mit einseitiger Belastung

Ausgangspunkt der Untersuchungen soll die begrenzte Tragfähigkeit des ideal zylindrischen Gleitgelenks sein mit folgenden konkreten Abmessungen und Betriebsbedingungen:
Achsendurchmesserd100mm
Lagerbreiteb100mm
Lagerspiels0,1mm
LagerbbelastungF50kN
SommerfeldzahlSo0,5305
Der Zapfen des Gleitgelenks pendelt mit einer Sinusfunktion um die Nulllage, wobei α der Winkel der Auslenkung ist

                                                 

und

Amplitudeαmax30grd
Pendelfrequenzf10001/min
Der Betrag der Lagerbelastung wird als konstant angenommen. Die Lastrichtung soll synchron mit der Bewegung des Zapfens ebenfalls pendeln β(t) = α(t).

Weitere Daten zum zylindrischen Gleitgelenk in Tabelle 2

.

Bild 1: Belastungsverlauf und Verlagerungsbahn des Gelenkbolzens beim Einschwingen in eine stationäre Verlagerungsbahn (Animation)

Bild 1 zeigt die Verlagerungsbahn des Gelenkzapfens beim Einschwingen beginnend bei einer konzentrischen Anfangsposition. Die minimale Spalthöhe pendelt sich bei ca. 0,002 mm ein. Hier können wir dann sicher schon von Mischreibung reden, bei der mit Verschleiß zu rechnen ist.

Bild 2: Querschnitt durch die Mittelebene des Gleitgelenks ohne Versatz mit Druckverteilung über den Umfang nach ca. 12 Lastwechseln (579.Zeitschritt)2) (Animation)

Bild 2 zeigt den Querschnitt durch die Mittelebene des Gleitgelenks ohne Versatz nach ca. 12 Lastwechseln (579. Zeitschritt) mit dem Druckverlauf p über den Umfang in Lagermitte. Durch den inzwischen sehr gering gewordenen Schmierspalt bildet sich ein schmaler Druckberg mit lokal sehr hohem Druck. Dieser Druck würde sich aber nur entwickeln, falls sich nicht bereits durch die Oberflächenrauhigkeit Festkörperkontakt eingestellt hat.

Bild 3: Druckverlauf p und Schalthöhe h über die abgewickelte Spaltfläche für das Gleitgelenk ohne Versatz nach ca. 12 Lastwechseln (579. Zeitschritt) (Animation)

Bild 3 zeigt zum gleichen Zeitpunkt wie in Bild 2 den Druckverlauf p (blau) und die Spalthöhe h (grün) über die abgewickelte Schmierspaltfläche. Die hellen Streifen im grauen Gitternetz unterhalb der Darstellung der Spalthöhe stellen die Lage der zwei Schmiernuten dar.

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