Ein Beitrag zur Entwicklung eines doppelsphärischen Luftlagers aus Glaskeramik

Risse, Stefan

Die vorliegende Arbeit dient der Entwicklung von doppelsphärischen Luftlagern aus Glaskeramik für feinwerktechnische Anwendungen. Hierzu werden theoretische und experimentelle Untersuchungen an aerostatischen und besonders an aerodynamischen Lagern vorgestellt. In theoretischen Untersuchungen wird das Prinzip des selbstdruckerzeugenden Spiralrillenlagers für hochtourige Anwendungen und das Prinzip des einlassgedrosselten Düsenlagers für statische und langsam rotierende Anwendungen untersucht. Die Berechnung aerodynamischer sphärischer Lager erfolgt mit der Finite-Elemente-Methode. Dabei wird der Druck im Schmiermedium für jedes Basiselement bestimmt. Die Simulation ermöglicht es, Einflussgrößen auf die Lagereigenschaften zu ermitteln und zu charakterisieren. Die durchgeführten Experimente an aerodynamischen Lagern bestätigten die theoretischen Ergebnisse. Eine maximale Abweichung zwischen den theoretischen und den experimentellen Ergebnissen von ± 5 % trat auf. Als charakteristische Messgröße wurde der Lagerdruck im Zentrum der Sphäre ermittelt. Eine hohe Reproduzierbarkeit der Messungen lag vor. Die Untersuchungen ermöglichen Aussagen zum Einfluss des Lagerspaltes, des Strukturtiefen- und des Strukturbreitenverhältnisses, des strukturierten Bereichs auf der Lagerfläche und des Strukturwinkels sowie zur Art der Struktur. Die Arbeit liefert Konstruktionsparameter und Fertigungshinweise für den Aufbau von Luftlager mit maximaler radialer Steifigkeit. Der Einsatz von Glas und Glaskeramik als Lagerwerkstoff konnte erfolgreich nachgewiesen werden. Dabei wurden die Fertigungsverfahren der Optikbearbeitung genutzt. An Applikationsbeispielen wurde die Leistungsfähigkeit von doppelsphärischen Luftlagern vorgestellt.

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Risse, Stefan: Ein Beitrag zur Entwicklung eines doppelsphärischen Luftlagers aus Glaskeramik. 2003.

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