Analyse und Modellierung der Dämpfungseigenschaften von Spindellagern

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Rechnerbasierte Simulationen sind im modernen Ingenieurwesen unverzichtbar, insbesondere bei der Risikoabschätzung kritischer Betriebszustände. Diese Methoden benötigen grundlegende Eingangsparameter, wobei in strukturdynamischen Systemen oft Steifigkeiten und Dämpfungen mit Unsicherheiten behaftet sind. Die Mechanismen zur Dämpfung von Schwingungen erfordern häufig komplexe Modelle, weshalb vereinfachte Modelle erforderlich sind, die relevante Betriebsbereiche abdecken. In mechanischen Systemen sind Koppelelemente, wie Wälzlager, entscheidend für das Dämpfungsverhalten und stellen bedeutende Unsicherheitsfaktoren dar. Die Arbeit untersucht die Dämpfung von Spindellagern. Im ersten Teil wird ein Dämpfungsmodell für den Wälzkontakt basierend auf der elastohydrodynamischen Kontakttheorie abgeleitet, wobei der Betriebsbereich moderner Spindellager und hohe Drehzahlen betrachtet werden. Der theoretische Versuchsraum wird systematisch aufgebaut, und die Reynoldsgleichungen werden für den zweidimensionalen Fall gelöst. Der zweite Teil widmet sich der experimentellen Untersuchung des Dämpfungsverhaltens, beginnend mit dem Einfluss der Passfuge zwischen Wälzlageraußenring und Gehäuse, gefolgt von der Analyse verschiedener Spindellagertypen unter Drehzahl. Der qualitative Vergleich der Ergebnisse mit einem Simulationsmodell schließt diesen Teil ab. Der dritte Teil wendet die Ergebnisse an, um das Verhalten eines industriellen Hauptspin