Bearinx®

Lagerauslegung auf hohem Niveau

Die passenden Werkzeuge für Systeme mit Wälzlagern

Simpla – Sys temsimulation mit Wälzlager-Know-how

Simpla, die Schaeffler-Simulationsplattform, bildet die

oberste Ebene der Berechnungskette. Sie unterstützt die

Erstellung, Steuerung und Analyse der Simulation mechanischer

Systeme (beispielweise Windkraftanlagen), um deren dynami-

sches Verhalten zu verstehen und zu optimieren. Im Fokus stehen

dabei die Wechselwirkungen unserer Produkte mit der Kunden-

konstruktion. Durch zahlreiche Schnittstellen verknüpft Simpla

Know-how interner und externer Programme wie Bearinx®,

Abaqus, Simpack und Samcef. So entsteht ein effizientes Netz-

werk von Simulationsmethoden.

Bearinx® – Lagerauslegung mit Systemverständnis

Mit Bearinx® können vollständige Getriebe und Linear-

führungssysteme mit allen relevanten Elastizitäten,

Kontaktsteifigkeiten und Umgebungseinflüssen modelliert und

berechnet werden. Als Ergebnisse stehen neben Lagerkennwerten

wie Lebensdauer, Sicherheiten, Pressungs verläufen und Reibung

auch Belastungen und Verlagerungen der anderen Komponenten

zur Verfügung. Über Schnittstellen können Datensätze und Berech-

nungsmodelle mit anderen Programmen ausgetauscht werden.

Caba3D – Der dynamische Blick ins Lager

Innerhalb der Berechnungskette ermöglicht die MKS-

Software Caba3D eine genaue Analyse der dynamischen

Vorgänge im Wälzlager. So können die Bewegungsverläufe der

Lagerkomponenten, die zwischen ihnen wirkenden Kräfte sowie

die entstehende Reibleistung bestimmt werden. Ausgehend

davon lassen sich Aussagen zu Mindestbelastung, Anschmier-

gefährdung, Käfigfestigkeit usw. treffen.

Telos – Hier steht der Kontakt im Fokus

Die Basis der Berechnungskette ist die Kontaktsimulation

mit dem Programm Telos. Sie ermöglicht eine detaillierte

Untersuchung der Schmierungsbedingungen in einem einzelnen

Wälzkontakt. So können beispielsweise die Einflüsse von Ober-

flächenschäden oder Beschichtungen analysiert werden.

Schaeffler bietet Ihnen dank modernster Simulations pro gramme die bestmögliche Unterstützung im Produktentwicklungsprozess – von der dynamischen Simulation eines gesamten Antriebsstrangs, bis hin zur detaillierten Kontaktsimulation im Wälzlager. Mit der Schaeffler-Berechnungs kette halten wir hierfür CAE-Werkzeuge bereit, die für den je weiligen Auslegungsfokus optimal abgestimmt sind.

Schaeffler-Berechnungskette

SimplaSystem

System-Abstraktionsgrad

Bearinx®Antriebs-

strang

Caba3DLager

TelosKontakt

Kommerzielle Solver: Finite-Elemente-Methode

Mehrkörpersimulation etc.

Das beste Wälzlager läuft in der besten Maschine

nur dann störungsfrei, wenn beide aufeinander

abgestimmt sind. Für eine optimale Auslegung

muss das Lager also im Kontext des Gesamt-

systems betrachtet werden. Mit dem bei Schaeffler entwickelten

Auslegungsprogramm Bearinx® ist dies möglich. Außer einer

detaillierten Analyse des Einzellagers ist auch die Berechnung

von elastischen Wellensystemen und Getrieben sowie von

komplexen Linearführungssystemen möglich. Auch für die

Auslegung von Werkzeugspindeln, Lenkungseinheiten, Rad-

lagereinheiten und Kurbeltrieben stehen in Bearinx® speziell

zugeschnittene Berech nungs modelle zur Verfü gung.

Eine Frage des Gleichgewichts

Grundlage für die Bestimmung der Lagerlebensdauer ist die

innere Lastverteilung im Lager. Um diese zu erhalten, müssen

alle relevanten äußeren Lasten und Elastizitäten eines Gesamt-

systems ins Gleichgewicht gesetzt werden. Bearinx® berück-

sichtigt unter anderem:

• dasnicht-linear-elastischeVerhaltendereinzelnenLaufbahn-

und Bordkontakte im Lager

• elastischeWellennachTimoschenko

• elastischeGehäuseüberFE-EinflusszahlenfürElastizität,

Massenkräfte, Wärmedehnung und Vorverformung

• beliebigkombinierbareGetriebestufenmitstarremoder

elastischem Zahnkontakt

• verteilteLastenimZahnkontaktderGetriebestufen

• AufweitungderLagersitze

Lagerauslegung mit Systemverständnis

Bearinx®

Bei Lagern nehmen wir es genau

Oft sind es kleine unscheinbare Dinge, die über Erfolg oder

Misserfolg entscheiden. So haben beim Wälzlager folgende

Parameter maßgeblichen Einfluss auf Lastverteilung und

Lebensdauer:

• ProfilierungvonWälzkörperundLaufbahnen

• EinflussderPassungenimLagersitzundderTemperaturen

auf das Betriebsspiel

• EinflussderLaufbahn-OvalisierungbeiLaufrollenoderim

elastischen Gehäuse

• EinflussvonOberflächenqualität,Schmierspaltenund

Verschmutzungsgrad auf die Lebensdauer

All diese Parameter werden in Bearinx® berücksichtigt und von

unserem Ingenieurdienst auf die Anforderungen Ihrer Anwendung

hin optimiert.

Wir sind uns sicher!

Natürlich liefert das detaillierteste Berechnungsmodell nur

dann verlässliche Ergebnisse, wenn es umfassend validiert ist.

Die in Bearinx® verwendeten Berechnungsmodelle sind ent-

weder genormte und veröffentlichte Verfahren (wie modifizierte

Referenzlebensdauer, Berechnung der Press verbände) oder

eigenentwickelte Verfahren, die ausführlich durch Versuche an

unseren zahlreichen Prüfständen und durch Finite-Elemente-

Berechnungen abgesichert sind.

Windkraft-Planetengetriebe

Großlagerprüfstand ASTRAIOS: Abgleich zwischen Berechnung und Versuch

Leistungsfähige Schaeffler-Berechnungssoftware

Kfz-Schaltgetriebe in elastischem Gehäuse (Quelle: General Motors)

Bearinx®

Linearsystem mit Moduleinheiten

Kurbeltrieb

Wellen

• Biegelinien,Schnittgrößen

• VergleichsspannungsverlaufunterBerücksichtigungvon

Kerben

• kritischeDrehzahlen,Eigenfrequenzen

• resultierendeMassenkräfte(Kurbelwellenund

Ausgleichswellen)

Lager

• LastenundVerlagerungen

• Betriebsspiel

• modifizierteReferenzlebensdauer

• statischeunddynamischeTragsicherheiten

• genaueinnereLastverteilungimLager

• ReibmomentundReibleistung

• KäfiglastenundKäfigspannungen

Kontakte

• Pressungs-undSpannungsverläufeunterBerücksichtigung

der Kanteneffekte

• erforderlicheLaufbahnhärte

Der umfassende Einsatz von Bearinx® bei der Auslegung unserer

Produkte, der ständige Abgleich mit Freigabeversuchen und

FE-Analysen stellt die Gültigkeit der in Bearinx® verwendeten

Berechnungsmodelle laufend sicher.

Welches Lager hätten Sie denn gern?

Bestandteil von Bearinx® ist eine umfangreiche Lagerdatenbank.

Hier sind alle Lager aus dem INA-/FAG-Katalogprogramm und

viele Sonderlager per Mausklick verfügbar. Oder erfordert Ihre

Anwendung den Einsatz eines speziell konstruierten Sonder-

lagers? Kein Problem. Unser Ingenieurdienst konfiguriert Ihnen

ein neues Lager, das Sie dann in Ihr Bearinx®-Modell einbinden

können.

Darauf kommt es an: Detaillierte Ergebnisse in Bearinx®

Nach erfolgreich durchgeführter Rech nung stehen in Bearinx®

für alle Kom ponenten und alle Detaillierungsgrade, vom Getriebe

bis zum einzelnen Lauf bahnkontakt, Ergebnisse zur Verfügung:

Getriebe

• LeistungsflussfüralleBetriebszustände

• Zahn-,Riemen-undKettenkräfte

• FliehkräftedurchPlanetenräder

• ReibmomentundVerbrauch

Radlagereinheit

Ein gutes Programm ist „Ansichts“-Sache

Ein vollständiges Getriebe mit allen Stu fen, Wellensystemen

und Lagern stellt ein sehr komplexes Berechnungs modell mit

vielen Parametern und Ergebnissen dar. Unterschiedliche

Ansichten in Bearinx® helfen dem Konstrukteur, den Überblick

zu behalten.

In der 3D-Ansicht mit detaillierter Lagerdarstellung kann die

eingegebene Geometrie visuell überprüft werden. Außerdem

können Ergebnisse wie der Leistungsfluss durch das Getriebe

sowie die Last- und Pressungsverteilung der Wälzkontakte in

3D eingeblendet werden. In der 2D-Wellensystem-Ansicht

werden Biegelinien und Lastverläufe der Wellen dargestellt.

Der Leistungsfluss durch das Getriebe wird für die verschiedenen

Schaltstufen anhand eines Schaltplans (logische Struktur)

dargestellt.

In den Kontextmenüs der einzelnen Elemente können wichtige

Ergebnisse tabellarisch und als Grafiken abgerufen werden.

Eine Zusammen fas sung aller wichtigen Eingabe- und Ergebnis-

werte steht als Dokument in unterschiedlichen Formaten zur

Verfügung, darunter programminterne Ergebnisansicht, HTML,

Word und Excel.

Mit Bearinx® schnell zum Optimum

Der Weg zur optimalen Lösung ist oft mühsam, es müssen viele

Varianten durchgespielt werden. Bearinx® hilft mit zwei Werk-

zeugen, schnell die richtige Lösung zu finden:

• MitderParameteranalyse können einzelne Eingabeparameter

Ihres Berechnungsmodells (beispielsweise Lagerpositionen,

Lagerinnenkonstruktion) automatisch schrittweise variiert

und der Einfluss auf ausgewählte Zielparameter (wie Sicher-

heiten, Lebensdauer, Steifigkeit oder Verlustleistung) grafisch

und tabellarisch dargestellt werden.

• DasintegrierteOptimierungswerkzeug OptiKit findet für

mehrere variable Eingabeparameter genau die Konfiguration,

welche eine Zielfunktion unter Berücksichtigung von Rand-

bedingungen optimal erfüllt.

Manchmal ist weniger mehr: Die Lastdatenklassierung

Beim Abgleich zwischen Praxis und Berechnung stößt man häufig

auf ein Problem: Versuche oder Testläufe liefern gigantische

Datenmengen, die sich in ihrer Gesamtheit nicht oder nur

bedingt als Eingabedaten für Rechenprogramme eignen. Das in

Bearinx® verfügbare Werkzeug zur Lastdatenklassierung hilft,

die Messdaten ohne Qualitäts verlust auf eine handhabbare

Zahl an Datensätzen zu reduzieren.

Schnell zur optimalen Lösung

Ansichten in Bearinx®

Bearinx®

Für langjährige Entwicklungspartner mit Nutzungsvertrag bieten

wir die Vorauslegung von Getrieben mit Bearinx®-VIP.

INA-/FAG-Direktkunden und Ver triebs partner mit Nutzungs-

vertrag können unsere Bearinx®-online-Module zur Auslegung

von Wellensystemen, Spindelanwendungen oder Linearsystemen

kostenfrei nutzen. Außerdem bieten wir ihnen Lagerkennfelder

(Bearinx®-MAP) für Mehrkörpersimulationen an.

Für jedermann online frei verfügbar sind die „Easy-Versionen“:

• AuslegungeinachsigerLinearsystememit

Bearinx®-online Easy Linear

• AuslegungmehrachsigerLinearmodulemit

Bearinx®-online Easy LinearSystem

• EinfacheReibungs-undVerbrauchsberechnungmit

Bearinx®-online Easy Friction

• AuslegungvonGewindetrieblagerungenmit

Bearinx®-online Easy BallScrew

• AuslegungvonSeilrollenlagerungenmit

Bearinx®-online Easy RopeSheave

Stärken optimal nutzen

Bearinx® stellt eine Reihe nützlicher Schnittstellen zum Austausch

von Daten und Modellen mit anderen Berechnungsprogrammen

zur Verfügung, so dass Sie die Stärken der Programme optimal

kombinieren können:

• ImportvonFE-EinflusszahlenfürelastischeKörperinBearinx®

• einfacheundautomatisierteIntegrationvonLagernin

FE-Modelle

• einfacherExportvonLagermodellenindasSchaeffler-

Wälzlagerdynamik programm Caba3D

• ExportvonLagersteifigkeitskennfeldernBearinx®-MAP

zur Verwendung in anderen Berechnungsprogrammen

• BereitstellungeinesWälzlager-Elementsfürdiedynamische

Simulation mit Simpla

• ExportvonGetriebemodellenzurFVA-Workbench

• ExportvonKontaktmodellenzurerweitertenAnalysemitTelos

Gemeinsam bewegen wir die Welt

Um den Kunden optimal bei der Ent wicklung zu unterstützen

und ein gemeinsames Verständnis mit unserem Schaeffler-

Ingenieurdienst zu schaffen, bieten wir Bearinx® auch in

unterschiedlichen Kundenversionen an.

Ergebnisdokument: Alle wesentlichen Daten

MAT

NR

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Schaeffler Technologies GmbH & Co. KG

Industriestraße 1 – 3 91074 Herzogenaurach

E-Mail info@schaeffler.com

Telefon +49 9132 82-3396

Internet www.schaeffler.de

Informationsmaterial zu weiteren Stufen der Schaeffler-Berechnungskette

Caba3D – Der dynamische Blick ins Wälzlager

www.schaeffler.de/Druckschrift_CABA3D

Simpla – Systemsimulation mit Wälzlager-Know-how

www.schaeffler.de/Druckschrift_Simpla

SimplaSystem

System-Abstraktionsgrad

Bearinx®Antriebs-

strang

Caba3DLager

TelosKontakt

Kommerzielle Solver: Finite-Elemente-Methode

Mehrkörpersimulation etc.

www.schaeffler.de/berechnung

Weiterführende Informationen

Alle Angaben wurden sorgfältig erstellt

und überprüft. Für eventuelle Fehler oder

Unvollständigkeiten können wir jedoch

keine Haftung übernehmen. Technische

Änderungen behalten wir uns vor.

© Schaeffler Technologies GmbH & Co. KG

Ausgabe: 2014, Juli

Nachdruck, auch auszugsweise, nur mit

unserer Genehmigung.