Fundamental investigation of non-contact bearings based on ultrasonic levitation aiming for high load capacity with compact design (EN)

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Mittels Squeeze Film Ultraschall Levitation können Objekte berührungslos gelagert werden. Dabei schweben die Objekte auf einem Luftspalt mit einer Dicke von wenigen Mikrometern bis zu einigen zehn Mikrometern. Derartige Lager werden seit einigen Jahren am Institut für Dynamik und Schwingungen untersucht.Bekannte Ultraschall-Levitationslager werden im Frequenzbereich von einigen Kilohertz bis zu 100 kHz betrieben. Obwohl in den vergangenen Jahren viele Prototypen entstanden sind, gibt es noch viele offene prinzipielle Fragestellungen. Beispielsweise ist noch nicht untersucht in welcher Weise Lagersteifigkeit und Lagerkraft von der Betriebsfrequenz abhängen. Weiterhin ist die genaue Auswirkung einer lateralen Bewegung auf die Lagereigenschaften nicht eingehend betrachtet worden. Solche Bewegungen sind insbesondere für Hochgeschwindigkeitsrotationslager von Interesse, bei denen infolge der hohen Drehzahl der Spindel zusätzliche aerodynamische Kräfte zu berücksichtigen sind. Beide Effekte sollen in dem beantragten Projekt experimentell und theoretisch betrachtet werden. Das übergeordnete Ziel hierbei ist die Erstellung einer guten Modellbasis für den Entwurf von Levitationslagern.Daneben sollen neuartige Schwinger Konfigurationen entworfen, aufgebaut und getestet werden. Dabei sollen insbesondere Energieeffizienz und Baugröße verbessert werden. Aufbauend auf den gewonnen Ergebnissen und Modellen soll ein neues, deutlich verbessertes Radial-/Axiallager entworfen werden. Für diesen Prototyp wird eine kleine Baugröße und hohe Tragkraft angestrebt.