Berechnung lastabhängiger Dämpfungs- und Steifigkeitsmatrizen von Gleitlagern

Im Vergleich zu Wälzlagern zeigen Gleitlager deutlich stärker eine nichtlineare Abhängigkeit von verschiedenen Betriebsparametern.

Mit Hilfe der Reynolds-Differentialgleichungen, welche die Grundlage der hydrodynamischen Schmierfilmtheorie bilden, wird der orts- und zeitabhängige Druckverlauf innerhalb des Lagers beschrieben. In wenigen Fällen wie beim kreiszylindrischen Kurzlager können diese Gleichungen bei sinnvoll gewählten Randbedingungen geschlossen gelöst werden. Damit lässt sich in Abhängig von verschiedenen Betriebsparametern wie Drehzahl der Welle, Viskosität des Schmierfilms und den geometrischen Abmessungen des Gleitlagers die statische „Ruheposition“ des Wellenzapfens innerhalb der Außenbohrung bestimmen.

Mit Hilfe der von ISMB in MATLAB entwickelten Software ISMBear kann nun dieser Betriebspunkt für verschiedene Parameter grafisch dargestellt und die linearisierten Steifigkeits- und Dämpfungsmatrizen ausgegeben werden.

Bei veränderten Betriebsbedingungen, z. B. dem Hochlauf einer Anlage, bei dem sich die Drehzahl kontinuierlich ändert, folgt dementsprechend auch eine Steifigkeits- und Dämpfungsänderung des Gleitlagers.

ISMBear ist in der Lage, die Steifigkeits- und Dämpfungsmatrizen für sämtliche Betriebspunkte individuell zu berechnen. So lässt dass sich der Verlauf der Gleitlagereigenschaften über einem Hochlauf beschreiben.

Diese Daten finden bei ISMB z. B. Eingang in Rotordynamiksimulationen, welche den Hochlauf einer Anlage nachbilden. Hierbei werden für jeden einzelnen Betriebspunkt während des Hochlaufs die aus ISMBear exportierten Steifigkeits- und Dämpfungsmatrizen aktualisiert, so dass das Verhalten eines Gleitlagers innerhalb dieser Simulation realitätsgetreu abgebildet wird.