Fluoreszenzmeßverfahren zur Schmierfilmdickenmessung in Wälzlagern

ISBN-13: 9783540137771 / Niemiecki / Miękka / 1984 / 147 str.

W. Schmutz

Opis

Das vorliegende Buch entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer-lnsti tut fur Produktionstechnik und Automatisierung (IPA), Stuttgart. Herrn Professor Dr. -lng. H. -J. Warnecke danke ich fur seine wohlwollende unterstutzung und Forderung meiner Arbeit. Mein Dank gilt in gleicher Weise Herrn Professor Dr. lng. K. Langenbeck fur die Durchsicht der Arbeit und die Ubernahme des Mitberichtes. Ferner danke ich allen Kollegen, die mich durch ihre Mitarbeit und anregende Kritik unterstutzt haben. Mein besonderer Dank gilt Herrn Dipl. -lng. A. Mack fur seine stete Diskussionsbereitschaft und Herrn V. Kniep fur die Durchfuhrung der experimentellen Untersuchungen. Stuttgart 1984 Wolfgang Schmutz Inhaltsverzeichnis Seite Abklirzungen und Formelzeichen 13 Einleitung 16 1. 1 Walzlagerungen in Maschinen und Anlagen 16 1. 2 Zielsetzung und Vorgehensweise 19 2 Stand der Technik 21 2. 1 Oberwachung von Walzlagerungen 21 2. 1. 1 Verfahren zur Schadensfrliherkennung 21 2. 1. 2 Vorhersage von Zuverlassigkeit und Lebensdauer 23 2. 2 Verfahren zur Schmierfilmdickenbestimmung 25 2. 2. 1 Theoretische Berechnungsverfahren 26 2. 2. 2 MeBverfahren zur Schmierfilmdickenbestimmung 30 2. 2. 2. 1 Berlihrende FilmdickenmeBverfahren 31 2. 2. 2. 1. 1 Mechanische Verfahren 31 2. 2. 2. 1. 2 Elektrische verfahren 32 2. 2. 2. 2 Berlihrungslose FilmdickenmeBverfahren 33 2. 2. 2. 2. 1 Optische Verfahren 33 2. 2. 2. 2. 2 Radiometrische Verfahren 35 3 Analyse der tribologischen Zusammenhange in 36 Walzlagern 3. 1 EinfluBgroBen auf die Schmierfilmausbildung 36 3. 1. 1 Oberflachengeschwindigkeiten 37 3. 1. 2 Belastungen und Krafte 37 3. 1."

Spis treści

Abkürzungen und Formelzeichen.- 1 Einleitung.- 1.1 Wälzlagerungen in Maschinen und Anlagen.- 1.2 Zielsetzung und Vorgehensweise.- 2 Stand der Technik.- 2.1 Überwachung von Wälzlagerungen.- 2.1.1 Verfahren zur Schadensfrüherkennung.- 2.1.2 Vorhersage von Zuverlässigkeit und Lebensdauer.- 2.2 Verfahren zur Schmierfilmdickenbestimmung.- 2.2.1 Theoretische Berechnungsverfahren.- 2.2.2 Meßverfahren zur Schmierfilmdickenbestimmung.- 2.2.2.1 Berührende Filmdickenmeßverfahren.- 2.2.2.1.1 Mechanische Verfahren.- 2.2.2.1.2 Elektrische Verfahren.- 2.2.2.2 Berührungslose Filmdickenmeßverfahren.- 2.2.2.2.1 Optische Verfahren.- 2.2.2.2.2 Radiometrische Verfahren.- 3 Analyse der tribologischen Zusammenhänge in Wälzlagern.- 3.1 Einflußgrößen auf die Schmierfilmausbildung.- 3.1.1 Oberflächengeschwindigkeiten.- 3.1.2 Belastungen und Kräfte.- 3.1.3 Viskositätsverhalten.- 3.2 Reibung in Wälzlagern.- 3.3 Elasto-Hydrodynamische Schmierung (EHD) in Wälzlagern.- 4 Anforderungen an Schmierfilmdickenmeßeinrichtungen.- 4.1 Pflichtenheft für ein Schmierfilmdickenüberwachungsgerät.- 4.2 Anforderungen an einen Versuchsstand zur Untersuchung der Schmierverhältnisse in Wälzlagern.- 5 Auswahl eines geeigneten Meßverfahrens.- 5.1 Schmierfilmdickenbestimmung durch Lumineszenzmessung.- 5.2 Bestimmung von Schichtdicken über das Lambert-Beersche-Gesetz.- 5.2.1 Das Lambert-Beersche-Gesetz.- 5.2.2 Berechnung von Konzentrationen über Emissionsmessungen mit Hilfe des Lambert-Beerschen-Gesetzes.- 5.2.3 Berechnung von Schichtdicken über Emissionsmessungen mit Hilfe des Lambert-Beerschen-Gesetzes.- 5.3 Erfassung von Schmierstoffen durch Fluoreszenz.- 6 Versuchsaufbau zur Schmierfilmdickenmessung.- 6.1 Meßprinzip.- 6.2 Auswahl der geeigneten Fluoreszenzfarbstoffe (Luminophore).- 6.3 Geräteauswahl.- 6.3.1 Beleuchtungsquelle.- 6.3.1.1 Höchstdruck — Quecksilberdampfstrahier.- 6.3.1.2 Argon — Ionen — Laser.- 6.3.2 Strahlungsstärkemeßgerät.- 6.4 Gesamtaufbau der Meßeinrichtung.- 6.4.1 Auswahl und Auslegung der optischen Bauteile.- 6.4.1.1 Strahleinkopplung der Anregungsstrahlung in den Lichtwellenleiter.- 6.4.1.2 Strahlauskopplung der Emissionsstrahlung.- 6.4.1.3 Aufbau und Auslegung des Meßkopfes.- 6.4.2 Meßwertverarbeitung.- 6.5 Einmessen der Anlage.- 6.5.1 Fluoreszenznormal.- 6.5.2 Bestimmung der Referenzschichtdicke.- 6.6 Entwicklung eines Versuchsstandes zur Untersuchung der Schmierverhältnisse in Wälzlagern.- 6.6.1 Prinzipielle Lösungskonzeption.- 6.6.2 Konstruktive Ausführung.- 6.6.3 Versuchsparameter.- 6.6.3.1 Drehzahl — Drehzahlmessung.- 6.6.3.2 Betriebsbelastungen.- 6.6.4 Schmierfilmauftrag an Wälzpaarungen.- 7 Prinzipielle Untersuchungen zum Meßverfahren.- 7.1 Einflüsse auf das Meßverfahren.- 7.1.1 Bestrahlungsrichtung.- 7.1.2 Oberflächenrauhheit.- 7.1.3 Zusammensetzung des Meßsignals.- 7.1.4 Signalentstörung.- 7.1.5 Dynamik des Meßverfahrens.- 7.1.6 Bewegter Schmierfilm.- 7.2 Minimale nachweisbare Schmierschichtdicke.- 7.3 Meßfehler.- 8 Versuchsergebnisse.- 8.1 Schmierfilmdickenbestimmung zwischen Wälzkörper und Lagerring.- 8.1.1 Schmierfilmdicke über der Lagerringbreite.- 8.1.1.1 Verschiedene Belastungen.- 8.1.1.2 Verschiedene Drehzahlen.- 8.1.2 Schmierfilmdicke über dem Lagerringumfang.- 8.1.2.1 Verschiedene Belastungen.- 8.1.2.2 Verschiedene Drehzahlen.- 8.1.3 Schmierfilmdickenverteilung auf der Wälzlagerringoberfläche.- 8.2 Schmierfilmdickenberechnungen zwischen Wälzkörper und Lagerring.- 8.3 Schmierfilmdickenmessungen in Serienwälzlagern.- 8.4 Schmierfilmdickenmessungen auf Walzblechen.- 9 Bewertung der Ergebnisse.- 9.1 Bewertung des Meßverfahrens.- 9.2 Bewertung der Meßergebnisse.- 10 Zusammenfassung und Ausblick.- 10.1 Zusammenfassung.- 10.2 Ausblick.- Schrifttum.