FEM-Analyse der Vergleichsspannung im Querschnitt von Profilschienenführungen der Bauarten X und O bei mittiger Belastung
Laufzeit: | 05/2010 – 06/2010 |
Finanzierung: | Industrie |
Bearbeiter: | Dipl.-Ing. Sven Krihning |
Zielstellung
Es sollten die maximalen Vergleichsspannungen eines Quer¬schnittes (senkrecht zur Verfahrrichtung) des Wälzkontaktes (exemplarisch eine Wälzkörperebene) von Profilschienen¬führungen der Bauarten X und O ermittelt und bewertet werden.
Lösungsweg
Die Vergleichsspannungen nach von Mises wurden mittels FEM berechnet (Bild 1). Ergänzend wurden diese Werte mit den Ergebnissen der analytischen Berechnung nach Hertz verglichen.
Die Detailansicht zeigt, ob in den belasteten Laufrillen Kantenlauf zu erwarten ist (Bild 2).
Ergebnisse
Für Modelle der Baugröße 25 der Bauarten X und O wurden die Vergleichsspannungen am Wälzkontakt bei unterschiedlichen Belastungen ermittelt.
Für die gewählten Modellannahmen, Randbedingungen und Modellparameter sowie für eine ideal mittige statische Belastung haben die FEM-Berechnungen gezeigt, dass bei Belastungen von 0 … 100 % C50B der Wälzkontakt der PSF die Last sicher in die Führungsschiene überträgt. Es gab keine Hinweise auf unzulässige Spannungen in den Wälzkontakten.
Bei der höchsten Belastung von 100 % C50B konnte außerdem nachgewiesen werden, dass an den Rändern der Laufrillen des Wagens und der Schiene kein Kantenlauf auftritt.
Die Modellberechnungsergebnisse zeigen damit, dass die für die Gültigkeit des allgemein anerkannten Lauf-Belastungs-Zusammenhanges vorauszusetzenden Bedingungen
- Belastung unterhalb der statischen Tragzahl C0
- keine Kantenläufer, d. h. Wälzkörper-Laufbahn-Kontakte am Laufbahnrand bzw. darüber hinaus,
auch für Prüflasten von C50B/2 mit ausreichender Sicherheit gewährleistet sind.
Kontakt
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Wissenschaftlicher Mitarbeiter
NameHerr Dr.-Ing. Jens Müller
Antriebs- und Steuerungstechnik
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Professur für Werkzeugmaschinenentwicklung und adaptive Steuerungen
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