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Schwingungsursachen bei hohen Geschwindigkeiten

Wälzlager, die mit hohen Drehzahlen umlaufen, verursachen hochfrequente Schwingungen und damit ein Geräusch in der Lagerung. Dieses „Laufgeräusch“ sind die hörbaren Auswirkungen der Schwingungen, die vom Lager auf die angrenzenden Bauteile übertragen werden. Die Bauteile können dabei geräuschdämpfend, aber auch geräuschverstärkend wirken. Bei Geräuschproblemen in schnell laufenden Lagerungen sollten noch die nachstehenden Gesichtspunkte berücksichtigt werden.

Wechselnde Anzahl belasteter Wälzkörper

Wenn eine radiale Last auf ein Lager wirkt, schwankt die Anzahl der Wälzkörper, die die Last aufnehmen, während des Betriebs etwas, beispielsweise 2-3-2-3.... Dies führt zu einer Verschiebung der Belastungsrichtung. Diese Schwingungen lassen sich nicht vermeiden, können jedoch durch eine axiale Vorspannung der Lager, die alle Wälzkörper belastet, verringert werden. Dies ist jedoch z.B. bei Zylinder-, Nadel- und CARB Toroidalrollenlagern nicht möglich und wird für zweireihige Lager nicht empfohlen.

Formgenauigkeit der Gegenstücke

Bei fester Passung eines Lagerrings auf der Welle oder im Gehäuse können die Lagerringe die Form des Gegenstücks annehmen. Vorhandene Formabweichungen können deshalb im Betrieb Schwingungen verursachen. Die Lagersitze auf der Welle und im Gehäuse sollten deshalb stets mit hoher Formgenauigkeit gefertigt werden (→ Zylinderformtoleranz).
Örtliche Schadensstellen auf den Laufbahnen oder einem Wälzkörper sowie Schmutzpartikel mindern ebenfalls die Formgenauigkeit und verursachen beim Überrollen im Betrieb Schwingungen. Durch den Einsatz hochreiner Schmierstoffe und durch den wirksamen Schutz gegen Verunreinigungen lässt sich das Entstehen dieser Geräuschprobleme eindämmen.

Einfluss des Lagers auf das Schwingungsverhalten von Lagerungen

In vielen Anwendungsfällen entspricht die Steifigkeit der Lager in etwa der der umgebenden Bauteile. Durch Wahl eines geeigneten Lagers mit der richtigen Lagerluft oder Vorspannung und bei entsprechender Gestaltung der Umbauteile können Schwingungen deutlich reduziert werden. Prinzipiell sind drei Wege zur Schwingungsreduzierung möglich:
  • Die kritische Anregungsfrequenz vermeiden.
  • Die kritische Frequenz zwischen den anregenden und den Resonanz-Bauteilen dämpfen.
  • Die Steifigkeit des Systems erhöhen und damit die kritische Frequenz ändern.
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