Wind energy accounts for 9.1% of the total energy capacity in Europe. Recent studies have raised critical questions regarding the dependability of current wind turbines. The statistical data reveals that gear box is the most critical component reducing dependability caused by increased failure rate, downtime, and high repair cost (J. Ribrant and L. Bertling, 2007). Gear box failures in wind farms reveal a staggering 19.4 % of downtime of operation (J. Ribrant and L. Bertling, 2007). A significant reduction in the failure rate has been observed in the recent years, but downtime of operation and high repair investment still remains a bottleneck. Wear is the most critical failure mode and a number of theories have been proposed in order to understand the system behavior of wear mechanism. The empirical and historical incident data shows that the lubrication system has the largest share of contribution of gearbox failures and wear rate. On other hand, a number of commercial lubrication system have developed to cope with wear mechanism, however, these systems have different capabilities and characteristics and needed to be assessed in a new life cycle perspective. The purpose of the thesis is to analyze the influence of lubrication system on the current problem of wear in Wind Turbine Gearbox and improve the existing lubrication system architecture. The research methodology adopted is System Engineering approach with architecture assessment tools. The expected result of the thesis is effective and efficient wind turbine gearbox lubrication system architecture and an efficient contractual process between lubrication system provider and purchaser.

The thesis focuses on the optimization of the central lubrication system for the lubrication of rolling bearings of rolling mills in the operation continuous wire rod mill. The work is divided into theoretical and practical part. The first part of the theoretical work is focuses on the search of rolling and tribodiagnostics. The next part focuses on the description of modern central lubrication systems, explanation of their principle and practical use. The practical part explains the function of the old lubrication system for rolling mill bearings with an analysis of its problems. Next is described the technical design of a new central lubrication system, its application into operation and its actual commissioning are described. The last part of the thesis is the conclusion and evaluation of the benefits of the new central lubrication system compared to the old one.

The presented diploma thesis deals with the design of a test system for rolling bearings, which allows the change of the lubrication parameters (e.g. changing of the relubrica-tion interval). In the document, the reader first learns about the meaning of lubrication of rolling bearings, the possibilities of lubricant supply to the bearing (specifically for the supply of grease) and the possibilities of dosing control. Subsequently in the document is described the present state of experimental stations for testing rolling bearings, which is available at the Institute of Machine and Industrial Design. The end of the part about current state of knowledge is also mentioned the possibility of speeding up fatigue tests. In the next part, the author describes his own solution. The result is the design of an experimental station (for option to relubricate with grease), the creation of a lubrication control platform and the creation of a basic program. Part of the work is also verification experiments and drawing documentation.

This master’s thesis describes design and realization of a wayside unit for top-of-rail lubrication (TOR). TOR lubricant application causes wear reduction and lower noise emission. Firstly, patent analysis was provided and critically evaluated according to which requirements for developed device were specified – accurate dosage of small lubricant volume and high repeatability. On the basis of concept design, an experimental rig was created and used for lubricant application verification and spray lubrication parameter identification. Acquired results are considered in the final design of wayside unit with a technical facility. Two utility models were created within this master’s thesis.

The master´s thesis is focused on the design and implementation of the laboratory stand for studying lubrication of gears. Specifically, to assess the effect of lubricant contamination on gears. The device uses the Niemann closed circuit concept which in practice is called „back to back“. Firstly, in the theoretical part, the test circuits uses for testing gears are described and one of the standardized procedure for experimentation is presented. Based on research studies, basic parameters for the design and creation of conceptuals are determined. The practical part consists not only the design of this stend, but also including test run and the description of the procedure on that device. The result of this master´s thesis is the functional experimental device for the future development of intelligent lubrication systems.

Die vorliegende Arbeit beschreibt den Einsatz von Hochleistungskeramiken im Bereich der Gleitlagertechnik. Dabei liegt der Fokus auf das keramikgerechte Design, welches die umge-bende Struktur mit einbezieht. Insbesondere die Einbettung aber auch der Bolzen sind durch konstruktive Maßnahmen zu adaptieren, sodass eine möglichst geringe Zugspannung unter Last im keramischen Werkstoff entsteht. Parameterstudien mit Hilfe der FEM erlauben die Aufstellung von Anforderungen an das Design nach dem Kriterium des Spannungsminiums und in Abhängigkeit der Lagergröße und -belastung sowie des verwendeten keramischen Werkstoffes. Eine experimentelle Validierung des keramikgerechten Designs bestätigt eine statische und dynamischer Tragfähigkeit bis mindestens 150 N/mm². Weiterhin wird ein Weg eines fluidfreien und wartungsfreien Tribologiesystems für keramische Werkstoffe aufgezeigt, das einen geringen Reibwert von kleiner 0,1 und einen nicht messbaren Verschleiß aufweist. Optimierungspotenzial besteht hinsichtlich des erreichbaren Gleitweges. Abschließend wird eine Berechnungsvorschrift zur Dimensionierung eines keramischen Gleitlagers gegeben.:Abbildungsverzeichnis VIII Tabellenverzeichnis XI Symbole und Abkürzungen XII 1 Einleitung und Zielsetzung 1 2 Stand der Technik und Wissenschaft 3 2.1 Technische Merkmale und Marktanalyse heutiger Gleitlager 3 2.2 Keramische Werkstoffe 7 2.3 Hochleistungskeramik in hochbeanspruchten Gleitanwendungen sowie Präzisierung der Aufgabenstellung und angewandten Methoden 14 3 Berechnungsmethoden für keramische Werkstoffe 18 3.1 Spannungszustand im keramischen Bauteil 18 3.2 Zulässige Spannung und Sicherheitsbeiwert für keramische Werkstoffe 20 3.3 Lebensdauerbestimmung mittels Messmethoden 24 4 Mechanisches Design eines keramischen Gleitlagers (mechanische Lebensdauer) 26 4.1 Verbindungselement Koppelstange und typische Lastsituationen 26 4.2 Konstruktive Voraussetzungen für eine rein elastische Beanspruchung 27 4.3 Parameterstudien zu konstruktiven Einflussgrößen und deren Auswirkung auf die mechanische Beanspruchung 30 4.3.1 Einfluss der Fertigungsqualitäten des Lagersitzes 31 4.3.2 Einfluss der Gleitlagerbuchsen- und Einbettungssteifigkeit 32 4.3.3 Einfluss der Bolzenballigkeit 36 4.3.4 Einfluss der Einbettungsbauform 36 4.3.5 Einfluss der Lagerbelastung und des Nenndurchmessers 40 4.3.6 Einfluss der Lagerluft 41 4.3.7 Weitere Parameterstudien 42 4.4 Ableitung von Konstruktions- und Werkstoffanforderungen 43 4.5 Experimentelle Festigkeitsuntersuchung 45 4.5.1 Prüfstandsvorrichtungen 46 4.5.2 Proben zur Festigkeitsuntersuchung und Messprogramm 47 4.5.3 Statische und dynamische Tragfähigkeit keramischer Gleitlager 49 5 Design eines fluidfreien und reibwertreduzierten Tribologiesystems (tribologische Lebensdauer) 51 5.1 Allgemeine und keramische Tribologie 53 5.2 Zusammenfassung tribologischer Kennwerte einer Si3N4-Stahl-Paarung 57 5.3 Möglichkeiten zur Reibwert- und Verschleißreduzierung 59 5.4 Experimentelle Analyse des Tribologiesystems 65 5.4.1 Tribologiesystem und Abbruchkriterien 65 5.4.2 Tribologische Proben und Messprogramm 69 5.4.3 Ergebnisse zum Reibwert und zum erzielbaren Gleitweg 74 5.4.4 Verschleißzustände und tribologisches Verhalten 78 5.4.5 Diskussion der tribologischen Ergebnisse 83 6 Berechnungsvorschrift zu rein elastisch beanspruchten Gleitlagerbuchsen nach dem Spannungsminimum 85 7 Zusammenfassung und Diskussion der Ergebnisse 90 8 Ausblick 93 Literaturverzeichnis 95 Anlagenverzeichnis 97 / This paper describes an application of ceramics in the plain bearing technology. The main issue is the specific ceramic design including the surrounding structure. Especially the embedding as well as the bold have to be adapted to minimize the tensile stress of the ceramic in operation. Parametric studies based on FEM allowing to define the design requirements depending on the criteria of minimum stress, size of bearing, bearing load and ceramic material. Experiments verify the ceramic design regarding to a static and dynamic load rating of 150 N/mm². Furthermore an opportunity is shown to create a fluid free and maintenance-free tribology system for ceramics which has a coefficient of friction less than 0,1 and a not measurable wear. The sliding distance limit has to be optimize. In summary it is given a calculation regula-tion to dimension a ceramic plain bearing.:Abbildungsverzeichnis VIII Tabellenverzeichnis XI Symbole und Abkürzungen XII 1 Einleitung und Zielsetzung 1 2 Stand der Technik und Wissenschaft 3 2.1 Technische Merkmale und Marktanalyse heutiger Gleitlager 3 2.2 Keramische Werkstoffe 7 2.3 Hochleistungskeramik in hochbeanspruchten Gleitanwendungen sowie Präzisierung der Aufgabenstellung und angewandten Methoden 14 3 Berechnungsmethoden für keramische Werkstoffe 18 3.1 Spannungszustand im keramischen Bauteil 18 3.2 Zulässige Spannung und Sicherheitsbeiwert für keramische Werkstoffe 20 3.3 Lebensdauerbestimmung mittels Messmethoden 24 4 Mechanisches Design eines keramischen Gleitlagers (mechanische Lebensdauer) 26 4.1 Verbindungselement Koppelstange und typische Lastsituationen 26 4.2 Konstruktive Voraussetzungen für eine rein elastische Beanspruchung 27 4.3 Parameterstudien zu konstruktiven Einflussgrößen und deren Auswirkung auf die mechanische Beanspruchung 30 4.3.1 Einfluss der Fertigungsqualitäten des Lagersitzes 31 4.3.2 Einfluss der Gleitlagerbuchsen- und Einbettungssteifigkeit 32 4.3.3 Einfluss der Bolzenballigkeit 36 4.3.4 Einfluss der Einbettungsbauform 36 4.3.5 Einfluss der Lagerbelastung und des Nenndurchmessers 40 4.3.6 Einfluss der Lagerluft 41 4.3.7 Weitere Parameterstudien 42 4.4 Ableitung von Konstruktions- und Werkstoffanforderungen 43 4.5 Experimentelle Festigkeitsuntersuchung 45 4.5.1 Prüfstandsvorrichtungen 46 4.5.2 Proben zur Festigkeitsuntersuchung und Messprogramm 47 4.5.3 Statische und dynamische Tragfähigkeit keramischer Gleitlager 49 5 Design eines fluidfreien und reibwertreduzierten Tribologiesystems (tribologische Lebensdauer) 51 5.1 Allgemeine und keramische Tribologie 53 5.2 Zusammenfassung tribologischer Kennwerte einer Si3N4-Stahl-Paarung 57 5.3 Möglichkeiten zur Reibwert- und Verschleißreduzierung 59 5.4 Experimentelle Analyse des Tribologiesystems 65 5.4.1 Tribologiesystem und Abbruchkriterien 65 5.4.2 Tribologische Proben und Messprogramm 69 5.4.3 Ergebnisse zum Reibwert und zum erzielbaren Gleitweg 74 5.4.4 Verschleißzustände und tribologisches Verhalten 78 5.4.5 Diskussion der tribologischen Ergebnisse 83 6 Berechnungsvorschrift zu rein elastisch beanspruchten Gleitlagerbuchsen nach dem Spannungsminimum 85 7 Zusammenfassung und Diskussion der Ergebnisse 90 8 Ausblick 93 Literaturverzeichnis 95 Anlagenverzeichnis 97

Диссертация на тему «Разработка новых конструкций реверсивных шестеренных насосов для систем смазки возвратно-вращательных механизмов экскаваторов» содержит 95 страниц текста, рисунков – 49, формул – 22, использованных источников – 18, иллюстрационный альбом, включающий 15 листов формата А1 графической части. Ключевые слова: системы смазки, реверсивные механизмы, реверсивный насос, шестеренный насос, консистентная смазка, циркуляционная смазка, карьерные экскаваторы, привод поворота, привод подъемной лебедки. Предмет исследования: проблемы систем смазки современных карьерных экскаваторов. Цель работы: разработка схемы и конструкции насоса, обеспечивающего бесперебойную подачу смазывающего вещества при постоянном реверсировании его ведущего вала. Итогом работы является разработка двух концептуальных вариантов шестеренного реверсивного насоса для узлов, совершающих возвратно-вращательные движений. Насосы могут работать от основного привода, без использования дополнительного двигателя. Так же в работе представлен пример использования данных насосов в узлах карьерного экскаватора ЭКГ-20, таких как редуктор подъемной лебедки и редуктор привода поворота с расчетом параметров насоса для последнего. В процессе работы над диссертацией была оформлена заявка на патент на полезную модель «Реверсивный шестеренный насос». Заявка зарегистрирована в Роспатенте с приоритетом от 23.04.2019. Регистрационный номер заявки 2019112339. / The dissertation on the theme "Development of new designs of reversible gear pumps for lubrication systems of return-rotational mechanisms of excavators" contains 95 pages of text, figures – 49, formulas – 22, used sources – 18, an illustrative album, including 15 sheets of A1 format of the graphic part. Key words: lubrication system, reversing mechanisms, a reversible pump, gear pump, grease lubrication, circulating lubrication, mining shovels, swing drive, the drive of the lifting winch. Subject of research: problems of lubrication systems of modern mining excavators. The purpose of the work: development of the scheme and design of the pump, ensuring uninterrupted supply of lubricant with constant reversal of its drive shaft. The result of the work is the development of two conceptual variants of the gear reversible pump for units performing reciprocating movements. Pumps can operate from the main drive, without the use of an additional engine. Also the paper presents an example of the use of these pumps at the nodes of a mining shovel EKG-20, such as reducer lift winch, and the gear drive rotation calculation of pump parameters for the latter. In the process of working on the thesis was issued a patent application for a utility model "Reversible gear pump". Application to patent with priority of 23.04.2019. Registration number of the application 2019112339. The practical usefulness of the work lies in the fact that this pump is ready for use in many areas of engineering, as shown by the example of mining equipment.