Problemstellung: Ermittlung des Dämpfungsverhaltens von Lagerwerkstoffen

Im Antriebsstrang von Schiffswellen, die größenmäßig zwischen Motoryacht, Kreuzfahrtschiff und Eisbrecher eingeordnet werden können, befinden sich wasser-geschmierte Lagerlösungen auf Basis von thermoplastischem Polyurethan TPU (Bild 1), ein für diese Anwendung weitestgehend neuer Werkstoff. Typischerweise werden diese Werkstoffe im Gieß- oder im Spritzgießverfahren gefertigt.

Um einordnen zu können, wie sich die Schiffswelle bei schwerem Seegang verhält, werden die Dämpfungseigenschaften des TPU-Materials ermittelt. Zur besseren Einordnung werden Werkstoffe mit für die Anwendung bekannten Eigenschaften einbezogen (z.B. PTFE, PA 6.6).

Methodik: zyklische Druckversuche auf dem Hydropulser

- Entnahme zylindrischer Prüfkörper aus Lagern
- Dynamisch-mechanische Analyse zur Einordnung des Temperatureinsatzbereiches am TPU-Werkstoff
- Ermittlung der Dämpfungseigenschaften bei unterschiedlichen Stauchungsniveaus unter dynamisch zyklischer Druck-Schwell-Beanspruchung
- Abbildung der Realfälle: normaler Seegang mit 1 % Stauchung, schwerer Seegang mit 2 % Stauchung.
- Vergleich des Dämpfungsvermögens der Werkstoffe 

Ergebnis: Breites Spektrum an Dämpfungseigenschaften erfasst

Im Endergebnis zeigen alle untersuchten TPU-Werkstoffe in dem für das PTFE und PA 6.6 aufgespannte Wertespektrum Dämpfungen zwischen 0,02 < tan d < 0,16. Von Vorteil wird eine möglichst hohe Dämpfung bewertet, die die auftreffende Energie in Form von Schlägen auf die Welle sinnvoll abdämpft („abfedert“) und in Wärme umwandelt. So können zukünftig anhand der ermittelten Eigenschaften Werkstoffe abgestimmt auf die jeweilige Funktion ausgewählt werden. 

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Dipl.-Ing. (FH) Christiane Wintgens

Mechanische Prüfung Projektingenieurin +49 241 80-28342 christiane.wintgens@ikv.rwth-aachen.de