Werkstoffanstrengung bei Wälzbeanspruchung – Einfluß von Reibung und Eigenspannungen

Zwirlein, O.; Schlicht, H.

doi:10.1002/mawe.19800110104

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“…However, high performance bearings in modern aerospace engines and transmissions are required to operate most reliable at ever increasing operating speeds (DN-values), temperatures and loads as described above. Increased speeds translate into higher friction within the bearing rolling contacts, move the maximum subsurface towards the overrolled surface [21] and increase the risk of surface initiated fatigue due to operation in the mixed friction regime [16].…”

Section: Materials and Surface Technologies For High Efficient Aerospmentioning

confidence: 99%

“…Using an equivalent stress hypothesis-for instance the v. Mises maximum shear strain energy criterion-to describe the material stressing, leads to a decrease of the equivalent stress in the very near surface material depth (Figure 17), which is endangered to surface fatigue as a consequence of additional induced surface stresses [21] due to friction or hard particle indentations.…”

Section: Materials and Surface Technologies For High Efficient Aerospmentioning

confidence: 99%

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The Evolution of Reliability and Efficiency of Aerospace Bearing Systems

Gloeckner¹,

Rodway²

2017

ENG

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The worldwide air traffic underwent a rapid development in recent decades. Between the early 70s and the late 90s of the last century civil air traffic doubled every 15 years. The civil aviation market will continue to grow with 4% -5% each year within the next 20 years. This enormous growth represents major challenges for airframers, engine makers, suppliers, airlines, air traffic management and ground infrastructure. In addition, the public debate on the worldwide civil air traffic is dominated by environmental and climate issues, even though only 2% of the man-made carbon dioxide (CO 2 ) emissions are due to air transportation. Therefore the aerospace industry will have to focus on a low-emission and quite air traffic, and on the conservation of natural resources and our environment. The end-use consumer and environmental policy requirements for aircrafts of the next generation translate into components with improved efficiency and reliability. Rolling bearings are one of these components which significantly determine the reliability and mechanical efficiency of aerospace applications such as aircraft and rotorcraft engines and transmission systems. They have to withstand very demanding operating conditions. Especially main shaft bearings in modern aircraft engines experience high rotational speeds and temperatures. Furthermore aerospace bearings have to meet the highest reliability standards and require low-weight design solutions. These operating conditions and requirements present a continuous challenge for improvements in all fields of bearing technology. This article presents solutions in aspects of materials, design, analysis, and surface technologies in order to meet the environmental, reliability, and economical requirements of advanced aerospace bearing systems. State of the art bearing analysis and advanced bearing design solutions contributing to lower friction power losses and increased systems efficiency are discussed. Weight, functional, and maintenance benefits are presented with the example of highly integrated aircraft engine main shaft bearings. It is also shown that the progress in bearing materials and surface technology devel-

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Section: Materials and Surface Technologies For High Efficient Aerospmentioning

confidence: 99%

Section: Materials and Surface Technologies For High Efficient Aerospmentioning

confidence: 99%

The Evolution of Reliability and Efficiency of Aerospace Bearing Systems

Gloeckner¹,

Rodway²

2017

ENG

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“…Sie sind in ihrer Ausprägung dicker und (als Einzelband) länger als die FWB. Bei den FWB und SWB handelt es sich um dünne, scheibenförmige, leicht gewölbte Gebilde, die senkrecht zur Umfangsrichtung liegen [3,10,12,13]. Entstanden sind sie offenbar durch eine zweiachsige Beanspruchung.…”

Section: Flache Und Steile Weiße Bä Nder (Fwb Swb)unclassified

Über adiabatic shearbands und die Entstehung der „Steilen Weißen Bänder”︁ in Wälzlagern

Schlicht¹

2008

Materialwissenschaft Werkst

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Bei der Ü berrollung von Wälzelementen entstehen nach überela-stischen Beanspruchungen unter der Laufbahnoberfläche strukturelle Veränderungen. Mikro-und makroplastische Verformungen des Gefüges infolge der dreiachsigen Beanspruchung begleiten den Wälzermüdungsprozess vom ersten Lastwechsel an. Sie bestimmen die Lebensdauer des Wälzelements.Man beobachtet neben den plastischen Verformungen des Gefü-ges des Weiteren die sog. "butterflies" und die sog. flachen und steilen "Weißen Bänder". Diese Gefüge sind nicht anätzbar. Die weißen Bänder entstehen bei Kugellagern erst nach einer größeren Anzahl von Ü berrollungen und liegen im Umfangsschnitt unter % 30 bzw. % 80 zur Kontaktfläche. Die butterflies und die weißen Bän-der entstehen offenbar infolge einer zweiachsigen Werkstoffbeanspruchung. Ein Einfluss auf die Lebensdauer ist nicht erwiesen. Struktur und Entstehungsmechanismus sind strittig.Es gibt Gefügeerscheinungen, die den butterflies und den weißen Bändern ähnlich sind, die sog. adiabatic shearbands. Diese entstehen nach einer lokalen Makro-Scherung des Gefüges, ausgelöst durch eine einmalige, extrem kurzzeitige Druck-Scher-Beanspruchung. Blitztemperaturen nahe dem Schmelzpunkt verursachen im Scherbereich bei martensitisch gehärteten Werkstoffen die Bildung von Neuhärtungszonen; auch diese Gefüge sind nicht anätz-bar.Der vorliegende Aufsatz beschäftigt sich mit der Frage, ob wäh-rend des stetig und langzeitig ablaufenden Prozesses der plastischen Verformungen eine Beanspruchungskonstellation entsteht, die die adiabatische Bildung von butterflies und von weißen Bändern ermöglicht. Berücksichtigt man jüngste Erkenntnisse zur Wälzermü-dung sowie zur Werkstoffbeanspruchung durch eine EHD-Strö-mung, dann darf man zumindest die "Steilen Weißen Bänder" als adiabatic shearbands ansehen.Schlüsselworte: Wälzlager, adiabatic shearbands, butterflies, weiße Bänder During the rolling motion of roller components structural changes are generated by over-elastic distressing below the bearing face. Micro-and macro-plastic distortions of the microstructure due to the three-axial distressing accompany the process of rolling contact fatigue with the start from the first load cycle. They determine the life-duration of the roller component.Further structural changes in ball bearings besides the plastic deformations are the so called "butterflies" and the so called low-and high-angle "white bands". The "white bands" you only can detect later, after an extended number of rolling actions. They are inclined to average circumferential angles at % 30 respectively % 80 . Butterflies and white bands develop obviously due to a two-axial material stressing. An influence on the life duration is not proved. The structure and the mechanism of their generation are under discussion.There exist phenomena of the microstructure which are similar to the white bands, the so called adiabatic shear bands. These generate after a local macro-shear process of the microstructure, caused by a single, rapid shock-shear stressing. Flash-temperatures near the me...

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“…Durch den Vergleich der beiden Teilbilder fällt auf, dass durch die Vorgabe der Druckeigenspannungen der Betrag der maximalen Schubspannung in dieser Schnittebene abnimmt (s max, b < s max, a ). Dies trifft auch für andere Schnittebenen des gleichen Volumenelementes zu und steht damit im Einklang mit der Aussage, Druckeigenspannungen reduzieren bis zu einer bestimmten Größe die (maximale) Beanspruchung im Wälzkontakt [38]. Im Gegensatz zu den maximalen Schubspannungen unterscheiden sich die maximalen Ä nderungen der Schubspannungen Ds max, a und Ds max, max, b nicht.…”

Section: Beanspruchungen Im Flankenkontaktunclassified

Rechnerischer Festigkeitsnachweis der Ermüdungstragfähigkeit von vergüteten und einsatzgehärteten Stirnrädern

Höhn

Oster

Hertter³

2005

Materialwissenschaft Werkst

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The work presents a calculative proof of strength for compensated and case hardened spur gears taking into account the different stress conditions in the tooth root and on the tooth flank. The basis of the proof of stregth is the local comparision of the occured stresses and the allowed stresses in the spur gear. The complex stress condition on the tooth flank is illustrated. On the flank occours a three dimensional stress condition with turnig principial stress systems. Furthermore the influences on this stress condition of residual stresses and of the contact of technical surfaces are discussed. Especially the described complex stress condition on the tooth flank asks for a calculation with an adequate criterion of failure. For this purpose a variant of the Schubspannungsintensitätshypothese (SIH) is proposed. The applicability of the proposed model is verified with numerous results of experiments. Some of the calculations are presented here. Altogether there is a good conformity between the test results and the calculated results especially for the ammount of the fatigue limit, the kind of damage (e.g. tooth root breackage, pitting, tooth breackage in the region of the flank) and the position of the beginning of the damage.

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Werkstoffanstrengung bei Wälzbeanspruchung – Einfluß von Reibung und Eigenspannungen

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The Evolution of Reliability and Efficiency of Aerospace Bearing Systems

The Evolution of Reliability and Efficiency of Aerospace Bearing Systems

Über adiabatic shearbands und die Entstehung der „Steilen Weißen Bänder”︁ in Wälzlagern

Rechnerischer Festigkeitsnachweis der Ermüdungstragfähigkeit von vergüteten und einsatzgehärteten Stirnrädern

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