Lagerermüdungsausfall: Wie Wälzkontaktspannungen zu Rissen und Abplatzungen führen

Ermüdungsbrüche sind nach wie vor die Hauptursache für vorzeitige Lagerschäden und für über 60 % der Ausfälle in industriellen Anwendungen verantwortlich. Wälzlager bestehen aus einem Innenring, einem Außenring und Wälzkörpern (Kugeln oder Rollen), und ein Käfig – arbeiten unter zyklischer Belastung, wobei Wälzkörper kontinuierlich Kräfte zwischen den Ringen übertragen.

Aufgrund der geringen Kontaktfläche zwischen Wälzkörpern und Laufbahnen ergibt sichHertzsche Kontaktspannungist extrem hoch, insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten oder hoher Belastung. Diese konzentrierte Spannungssituation führt zuStressermüdung, was sich in Form von Oberflächennarben, Rissen und schließlich Abplatzungen äußert.

Was ist Stressmüdigkeit?

Stressbedingte Ermüdung bezieht sich auflokalisierte strukturelle Schädenverursacht durch wiederholte zyklische Belastung unterhalb der Zugfestigkeit des Materials. Während der Großteil desLagerBleibt das Material elastisch verformt, erfahren mikroskopische Zonen mit der Zeit plastische Verformung, die schließlich zum Versagen führt. Der Prozess verläuft typischerweise in drei aufeinanderfolgenden Phasen:

1. Mikrorissinitiierung

• Tritt in unterirdischen Bereichen auf (0,1–0,3 mm unterhalb der Oberfläche der Rennbahn).

• Verursacht durch zyklische Spannungskonzentrationen an mikrostrukturellen Defekten.

2. Rissausbreitung

• Risse breiten sich allmählich entlang der Pfade maximaler Scherspannung aus.

• Beeinflusst durch Materialfehler und betriebliche Belastungszyklen.

3. Endgültiger Bruch

• Oberflächenschäden werden sichtbar, wennAbplatzungen or Gruben.

• Sobald Risse eine kritische Größe erreichen, löst sich Material von der Oberfläche.

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Ermüdungsaspekte bei schweren Elektrofahrzeugen

In große Nutzfahrzeuge (LGVs)Undschwere Nutzfahrzeuge(Lkw)– insbesondere bei elektrischen Varianten – ist die Dauerfestigkeit aufgrund folgender Faktoren noch wichtiger:

• Größerer DrehzahlbereichElektromotoren arbeiten in einem breiteren Drehzahlbereich als Verbrennungsmotoren, wodurch die zyklischen Lastfrequenzen erhöht werden.

• Höheres DrehmomentHöhere Drehmomentübertragung erfordert Lager mit erhöhter Dauerfestigkeit.

• Auswirkungen des BatteriegewichtsDie zusätzliche Masse der Traktionsbatterien erhöht die Belastung der Antriebskomponenten, insbesondereRad- und Motorlager.

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Hauptfaktoren für Stressmüdigkeit

√ Wechselnde Lasten

Lager in dynamischen Systemen sind ständig wechselnden Belastungen ausgesetzt.Radial-, Axial- und BiegebelastungenDurch die Rotation der Wälzkörper verlagert sich die Kontaktspannung zyklisch, wodurch im Laufe der Zeit hohe Spannungskonzentrationen entstehen.

√Materialfehler

Einschlüsse, Mikrorisse und Hohlräume im Lagermaterial können alsStresskonzentratoren, wodurch die Ermüdungsinitiierung beschleunigt wird.

√Mangelhafte Schmierung

Unzureichende oder mangelhafte Schmierung erhöhtReibung und Wärmewodurch die Dauerfestigkeit verringert und der Verschleiß beschleunigt wird.

√Unsachgemäße Installation

Fehlausrichtung, falsche Passung oder zu festes Anziehen während der Montage können unerwartete Spannungen verursachen und die Lagerleistung beeinträchtigen.

Das Verständnis und die Minderung von Spannungsermüdung sind entscheidend für eine lange Lebensdauer in anspruchsvollen Anwendungen – insbesondere bei elektrischen Nutzfahrzeugen. Fortschritte bei Werkstoffen und Simulationstechnologien haben zwar die Ermüdungsbeständigkeit verbessert, doch die richtige Anwendung von Spannungsermüdung ist unerlässlich.Lagerauswahl, Einbau und Wartungsind nach wie vor entscheidend für Leistung und Zuverlässigkeit.

Zusammenarbeit mit erfahrenen Lagerherstellernkann liefernmaßgeschneiderte, optimierte Lösungenauf Ihre spezifische Anwendung zugeschnitten. Wenn Ihr Projekt hohe Leistung und Ermüdungsbeständigkeit erfordert.LagerUnser Team ist hier, um Ihnen zu helfenTechnischer Support und Produktempfehlungen.

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