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Modelling the dynamic interactions of rolling bearings = Modellierung der dynamischen Interaktionen in Wälzlagern



Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Joïao Henrique Diniz Guimarïaes

ImpressumBerlin : Logos-Verl. 2008

UmfangVI, 141 S. ; Ill., graph. Darst.

ISBN978-3-8325-2010-6

ReiheAachener Beiträge zur technischen Akustik ; 8


Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2007

Zsfassung in engl. und dt. Sprache


Genehmigende Fakultät
Fak06

Hauptberichter/Gutachter


Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2007-10-16

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-25290
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/50357/files/Guimaraes_Joao.pdf

Einrichtungen

  1. Lehrstuhl und Institut für Technische Akustik (613510)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Übertragungsfunktion (Genormte SW) ; Modellierung (Genormte SW) ; Wälzlager (Genormte SW) ; Sensor (Genormte SW) ; Rauigkeitsmessung (Genormte SW) ; Ingenieurwissenschaften (frei) ; Aktuator (frei) ; physical model (frei) ; rolling bearings (frei) ; sensor (frei) ; actuator (frei) ; roughness measurement (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620
pacs: 43.58.+z * 43.60.+d * 43.38.+n * 43.40.+s * 07.64.+z

Kurzfassung
Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Entstehung und Ausbreitung von Körperschall, der bei Rollvorgängen in Wälzlagern entsteht. Wälzlager sind unverzichtbare Bauteile in den verschiedensten Maschinen. Das Zusammenspiel zwischen den rauen Oberflächen von Laufbahnen und dem Wälzkörper erzeugt Körperschall, der sich in der umliegenden Struktur ausbreitet. In dieser Dissertation wird zunächst ein Modell für die Bestimmung von Körperschallanregungen, die durch Rollbewegung entstehen, hergeleitet. Dieses Modell erlaubt die Simulation der Zeitabhängigkeit der Anregung und benutzt den Oberflächenzustand und die Rolldynamik als Parameter für die Berechnung. Exemplarisch wird für eine Testmaschine die Bestimmung der Übertragungsfunktion zwischen Signalentstehung (aus dem Wälzlager) und Signalmessung (am Sensor am Maschinengehäuse) beschrieben. Dazu werden speziell kalibrierte Aktuatoren aus einen Rollkörper gefertigt und in das Wälzlager aufgebaut. Dadurch ist eine breitbandige Bestimmung der Übertragungsfunktion imeingebauten Zustandmöglich, was die Realität bestmöglich abbildet. Der Kern der Arbeit ist ein Modell der Geräuschentstehung im Rollvorgang in Lagern. Mit einer Beschreibung der Signalquelle und des Weges zwischen Anregung und Messung als Filter ist es nun möglich, die Schwingung am Messpunkt zu simulieren. Begleitende Messungen von Betriebszuständen für Zylinder- und Kugellager werden als Vergleich herangezogen und verifizieren den theoretischen Ansatz. Weitere Aspekte dieser Arbeit sind die Implementierung eines Schmiermodells, mit dem die Körperschallentstehung unter dem Einfluss von Schmiermitteln simuliert werden kann und die Betrachtung des inversen Problems, welches die Bestimmung des Lagersignals aus gemessenen Signalen beschreibt. Somit ist eine wichtige Grundlage für die Untersuchung des Zustandes von Lageroberflächen auf der Basis von gemessenen Körperschallsignalen verfügbar. Zukünftig soll der Zusammenhang zwischen Lagerschwingung und dessen Oberflächenzustand bestimmt werden. Für diesen Zweck, ist eine erweiterte Oberflächen- bzw. Körperschalldatenbank erforderlich.

This work deals with the generation and propagation of structure-borne sound by the rolling contact in bearings. Rolling bearings are widely used in machines and, in early stages of operation, the interaction of the rough surfaces of races and rolling bodies produces an excitation that will propagate to the surrounding structure. The dissertation presents a model for the determination of the structure-borne excitation due to rolling, using the condition of the surfaces and the dynamics of the rolling movement as input. The model is able to simulate the time evolution of the excitation generated by the bearing that is imposed to the machine. Additionally, this work describes the experimental evaluation of the transfer functions of the test machine, i.e. the influence of the path between the point where the excitation is generated (in the bearing) to the point where it is usually measured (on the machine’s housing). For this purposes, special actuators made of one rolling element are built, calibrated and mounted inside the bearing. This allows a broad-band determination on the transfer function with the machine mounted (closer to the real situation). The key contribution of this work is a model of the noise generated in rolling bearings. With a description of the source and the influence of the path between source and sensor, it is now possible to simulate the vibration of the machine that would be capture in its housing. Measurements in operation conditions are made for comparisons with cylindrical and spherical rolling bearings. This approach shows that a deeper insight in the understanding of machine vibration can be gained when one tries to model sources and treats the system as a filter that has to be described in order to evaluate the influence of the transfer path. The adaptation of the model for lubrication is also implemented and described. A part of the inverse problem,i.e. to separate back the bearing signal from measured signals is also done. Future work remains in trying to associate this vibration to the condition of the bearing’s surfaces. For this, more measurements to create a bigger database of surfaces are necessary.

Fulltext:
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Dokumenttyp
Dissertation / PhD Thesis

Format
online, print

Sprache
English

Externe Identnummern
HBZ: HT015713376

Interne Identnummern
RWTH-CONV-112905
Datensatz-ID: 50357

Beteiligte Länder
Germany

 GO


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The record appears in these collections:
Document types > Theses > Ph.D. Theses
Faculty of Electrical Engineering and Information Technology (Fac.6)
Publication server / Open Access
Public records
Publications database
613510

 Record created 2013-01-25, last modified 2022-04-22


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