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Neuer Beitrag: Die elastische Umgebung in der Mehrkörpersimulation von Wälzlagern realistisch abbilden
23. Februar 2026
Die Nachgiebigkeit von Gehäusen, Radkörpern und Wellen kann das dynamische Verhalten von Wälzlagern beeinflussen. Mit diesem Thema beschäftigen sich Tobias Baumann, Bodo Hahn und Prof. Dr.-Ing. Stephan Tremmel in einer aktuellen wissenschaftlichen Veröffentlichung, die nun in der Fachzeitschrift Mechanism and Machine Theory erschienen ist.
In der Arbeit wird eine neue, recheneffiziente Methode vorgestellt, mit der elastische Lagerumgebungen einschließlich der Lagerringe in die Mehrkörpersimulation von Wälzlagern integriert werden können. Gerade bei Anwendungen wie Großwälzlagern und Planetengetrieben spielt die Nachgiebigkeit der umliegenden Strukturen eine entscheidende Rolle für das innere Lagerverhalten – ein Effekt, der in vielen bisherigen Simulationsansätzen nur unzureichend berücksichtigt wird.
Der vorgestellte Ansatz kombiniert die Finite-Elemente-Modellierung, Verfahren der Modellreduktion und die Methode des mitbewegten Referenzsystems, um elastische Verformungen realitätsnah und gleichzeitig mit überschaubarem Rechenaufwand abzubilden. Für die Kontaktberechnung zwischen Wälzkörpern und Lagerringen wird ein etabliertes Scheibenmodell so erweitert, dass auch verformte Laufbahnen korrekt berücksichtigt werden können.
Anhand mehrerer Modelle von Pendelrollenlagern zeigen die Autoren, dass die Methode zuverlässige Ergebnisse liefert: Die berechneten Lastverteilungen stimmen sehr gut mit analytischen Lösungen, Finite-Elemente-Simulationen und etablierten quasistatischen Referenzprogrammen überein. Auch die Kinematik der Wälzkörper wird in Form der Wälzkörperdrehzahl plausibel wiedergegeben. Zudem wird deutlich, dass Verformungen der Außenringe zu erhöhten Schwingungen führen können – ein wichtiger Aspekt für die Auslegung und Bewertung moderner Lageranwendungen.
Die Arbeit leistet damit einen wichtigen Beitrag zur realitätsnäheren dynamischen Simulation von Wälzlagern und eröffnet neue Möglichkeiten für die Analyse komplexer Lagerumgebungsstrukturen in Forschung und Industrie.
Die Autoren danken der Schaeffler Technologies AG & Co. KG für die freundliche Unterstützung sowie für die Erlaubnis, die unternehmensinterne Software Caba3D im Rahmen der Forschung für diesen Artikel nutzen zu dürfen.
Publikation:
Baumann, T.; Hahn, B.; Tremmel, S.: Integrating the elastic surroundings into multibody simulation of rolling bearings, Mechanism and Machine Theory, 2026, https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2026.106365.
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