Studie zu Berechnungsmodellen zur Bestimmung der Lagerverlustleistung
Forschungsthema
| Kurztitel | Lagerverlustleistungen |
| Projektende | 2023 |
| Förderung | FVA-Nr. 364/VII Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V., FVA |
| Kontakt | Abteilung EHD-Tribokontakt und Wirkungsgrad Abteilung Berechnung und Verifikation Getriebesysteme |
Projektbeschreibung
Einen großen Anteil der Getriebeverlustleistung nimmt häufig die Wälzlagerverlustleistung ein. Folglich ist für eine genaue rechnerische Abbildung des Wirkungsgrads und des Wärmehaushalts eines Getriebes die möglichst genaue Berechnung der Wälzlagerverlustleistung von hoher Relevanz. Der Stand der Technik bietet viele unterschiedliche Berechnungsmethoden in verschiedenen Detailstufen zur Berechnung der Wälzlagerverlustleistung an. Mit den Katalogmethoden der Lagerhersteller wie beispielsweise Schaeffler [Sch19] oder SKF [SKF21] können die Lagerverlustmomente von Standardlagern unter vereinfachten Lastbedingungen berechnet werden. Kontaktbezogene/lokale Berechnungsmethoden wie die Methode nach Schleich [Sch13] oder „Low Friction Powertrain“ (LFP) [Wan12] basieren auf den physikalischen Grundbeziehungen von Tribokontakten und können auf ein breiteres Anwendungsfeld wie beispielsweise auch auf Hybridlager oder Sonderlager angewendet werden. Die Berechnungsergebnisse der verschiedenen Methoden weichen zum Teil deutlich voneinander ab. Für eine Validierung der Berechnungsmethoden sind Messergebnisse erforderlich. Eine systematische Gegenüberstellung von Berechnungsergebnissen verschiedener Methoden mit Messergebnissen war bisher nicht verfügbar.
Im Rahmen des Forschungsvorhabens FVA 364 VII [Zan23] wurden eine Analyse und Bewertung bestehender Berechnungsmethoden und eine Berechnungsstudie sowie die Gegenüberstellung ausgewählter Berechnungsmethoden mit Messdaten durchgeführt. Es wurden festgestellt, dass sich die Genauigkeit der untersuchten Methoden zur Berechnung der Lagerverlustleistungen in bestimmten Fällen stark unterscheidet. Je nach Lagertyp und Ölsorte wurden individuelle Stärken und Verbesserungspotenziale identifiziert und den verschiedenen zugrundeliegenden Ansätzen und Gleichungen zugeordnet. Anwendungsempfehlungen zu den untersuchten Methoden fassen die gewonnenen Erkenntnisse zusammen und unterstützen den Anwender bei der Auswahl einer geeigneten Berechnungsmethode. Insbesondere kontaktbezogene/lokale Berechnungsmethoden haben das Potenzial die Lagerverlustleistungen präzise vorherzusagen.
Literatur
[Sch13] Schleich, T.: Temperatur- und Verlustleistungsverhalten von Wälzlagern in Getrieben, Dissertation, Technische Universität München (2013).
[Sch19] Schaeffler Technologies AG & Co. KG: Wälzlager - Technische Grundlagen und Produktdaten zur Gestaltung von Wälzlagerungen, Hauptkatalog (HR 1), Schweinfurt (2019).
[SKF21] SKF Gruppe: The SKF model for calculating the frictional moment, 17000-B5 (2021).
[Wan12] Wang, D.: Low Friction Powertrain - Teilprojekt G2.1 (Teil 2) - Wirkungsgradoptimiertes Getriebe, Abschlussbericht. Heft 1007/2, Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen (FVV) e. V., Frankfurt am Main (2012).
[Zan23] Zander, M.: FVA 364 VII Lagerverlustleistungen - Studie zu Berechnungsmodellen zur Bestimmung der Lagerverlustleistung, Abschlussbericht. Heft 1547. Forschungsvereinigung Antriebstechnik (FVA) e. V., Frankfurt am Main (2023).