ISBN 9783843955577

978-3-8439-5557-7, Reihe Ingenieurwissenschaften

Michael Stottrop
Einfluss einer Submillimeter-Polymerbeschichtung auf das Verformungsverhalten eines großen Radialkippsegmentlagers

167 Seiten, Dissertation Ruhr-Universität Bochum (2024), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Das technische Polymer Polyetheretherketon (PEEK) gewinnt für den Einsatz als Laufschichtmaterial in großen Radialkippsegmentlagern zunehmend an Bedeutung. Ein neuartiges Beschichtungsverfahren ermöglicht die Herstellung von PEEK-Schichtdicken unter einem Millimeter. Für so geringe Schichtdicken liegen bislang kaum Erfahrungen aus der industriellen Anwendung vor.

In dieser Arbeit wird der Forschungsfrage nachgegangen, welchen Einfluss eine Submillimeter-Polymerbeschichtung auf das Verformungsverhalten eines großen Radialkippsegmentlagers und somit auf die Tragfähigkeit hat. Als Forschungsansatz wird ein systematisches Vorgehen mit empirischen und theoretischen Untersuchungen gewählt.

Für die empirischen Untersuchungen wird ein Verfahren zur Messung der Schmierfilmhöhe für ein Lager mit Submillimeter-Polymerbeschichtung hergeleitet. Die Gegenüberstellung der Messergebnisse zwischen dem PEEK-beschichteten und einem ansonsten baugleichen weißmetallbeschichteten Lager mit axial-konkaver Segmentprofilierung zeigen höhere minimale Schmierfilmhöhen beim PEEK-Lager, woraus eine um bis zu 11% höhere Tragfähigkeit resultiert. Für die theoretischen Untersuchungen wird ein Simulationsmodell zur Analyse der nicht messbaren thermo-mechanischen Verformungsanteile aufgebaut. Aus den Simulationsergebnissen geht eine deutliche Senkung der Temperaturgradienten innerhalb des Segmentkörpers des PEEK-Lagers im Vergleich zum weißmetallbeschichteten Lager hervor, wodurch die thermischen Verformungsanteile deutlich geringer sind. Die geringere Verformung des PEEK-Lagers führt bei hohen Drehzahlen zu niedrigeren Laufflächentemperaturen gegenüber dem Weißmetalllager. Infolge der geringeren Segmentverformungen, der niedrigeren Laufflächentemperaturen bei hohen Drehzahlen und der hohen Temperaturbeständigkeit von PEEK weist das große Radialkippsegmentlager mit Submillimeter-PEEK-Beschichtung eine höhere Tragfähigkeit als das Lager mit Weißmetallbeschichtung auf.