Der Gleitschuh in Schrägscheiben-Axialkolbenmaschinen ist ein hybrides kippbewegliches Axialgleitlager unter instationärer Belastung. Die Gestaltung des Gleitschuhs beeinflusst den hydraulisch-mechanischen Wirkungsgrad der Maschine. In der vorliegenden Arbeit wird eine thermoelastohydrodynamische Mehrkörpersimulation des Gleitschuhs entwickelt. Zudem wird eine Axialkolbenmaschine aufgebaut, die eine Reibkraftmessung zwischen einem Gleitschuh und der Schwenkwiege erlaubt. Es werden Reibkraftmessungen in zwei Betriebspunkte mit dem entwickelten Simulationsmodell nachgerechnet. Eine Gegenüberstellung der Messung mit der Simulation zeigt eine sehr gute qualitative und quantitative Übereinstimmung. Zudem werden Empfehlungen für weitere Forschungsthemen auf Grundlage der vorgestellten Ergebnisse abgeleitet.
Aktualisiert: 2020-11-25
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Kurzfassung
Radialwellendichtringe werden in großer Stückzahl zur Abdichtung von Wellenaustrittsstellen an geschmierten Aggregaten in der Kraftfahrzeugtechnik und Industrie verwendet. Bei der Untersuchung, Entwicklung und Auslegung von Radialwellendichtringen sind neben Experimenten auch Simulationsmodelle notwendig, um die Wechselwirkungen zwischen Reibung, Kontakttemperatur und Verschleiß im Dichtkontakt besser zu verstehen. Die existierenden Modelle zur Simulation von Dichtkontakten mit Radialwellendichtringen unterscheiden sich jedoch deutlich in ihrer Komplexität. So wird z. B. in fast allen Modellen die Oberflächenrauheit und Struktur entweder von der Welle oder Dichtkante als glatt angenommen, um auf die transienten Terme verzichten zu können, oder es werden andere Vereinfachungen getroffen, die die Anwendbarkeit der Modelle auf einen spezifischen Anwendungsfall einschränken.
Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Mikroskaliges Tribosimulationsmodell für solche Dichtkontakte entwickelt, das die Untersuchung von Reibung, Kontaktdruck, Kontakttemperatur und Deformation im Dichtspalt unter Berücksichtigung der Oberflächen beider Kontaktkörper ermöglicht. Dabei stehen die Reibleistung und die Dichtkontakttemperatur im Mittelpunkt der Untersuchungen.
Die mit dem Modell erarbeiteten Ergebnisse werden vorgestellt und am Beispiel einer nach dem Stand der Technik einsatzgehärteten, im Einstich geschliffenen Welle mit Prüfstandsversuchen verglichen. Zudem wird das Potential des Modells am Beispiel der Untersuchung gezielter Wellenstrukturierung aufgezeigt.
Aktualisiert: 2023-01-27
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Aktualisiert: 2021-12-30
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