TY - THES

T1 - Rechnerische und experimentelle Untersuchung der Schmierfilmbildung in geschmierten Tribokontakten

AU - Krampl, Herbert

N1 - gesperrt bis null

PY - 2010

Y1 - 2010

N2 - In vielen Bereichen des Maschinenbaus treten hochbelastete Kontakte zwischen relativ zueinander bewegten Bauteiloberflächen auf. Um die Lebensdauer der an solchen Kontakten beteiligten Oberflächen, und damit der gesamten Bauteile, zu erhöhen, werden diese in der Regel geschmiert. Derartige Kontakte sind einer Vielzahl an Einflüssen, wie z.Bsp. durch Verschleißpartikel verunreinigtes Öl, hohe Kontakttemperaturen oder Versagen des die Oberflächen trennenden Schmierfilms ausgesetzt. Neben diesen Einflussfaktoren sind auch die im Kontaktbereich auftretenden Drücke infolge äußerer Lasten zu berücksichtigen. Die Kenntnis der hierbei auftretenden Hertzschen Pressung reicht jedoch nicht aus, um die Lebensdauer eines hochbelasteten, geschmierten Kontaktes zuverlässig abzuschätzen. Hierzu ist eine Kenntnis der durch das Schmiermittel entstehenden Drücke im Schmierspalt nötig, welche lokal die maximale Hertzsche Pressung maßgeblich überschreiten können. Im Zuge dieser Arbeit werden kommerzielle Softwarepakete auf ihre Eignung zur Lösung dieser elastohydrodynamischen Aufgabenstellung erprobt. Des Weiteren werden die hydrodynamischen Druckverteilungen und Schubspannungen im Schmierfilm in Roll- und Gleitkontakten analytisch ermittelt, um eine Basis der Kenntnisse über die im Schmierspalt auch bei vernachlässigbarer Deformation der Bauteiloberflächen auftretenden Strömungsphänomene aufzubauen. Die daraus ermittelten Kennfelder für Druck, Tragfähigkeit des Schmierfilms und Reibmoment durch Flüssigkeitsreibung werden zudem auch mittels Simulation erstellt, wobei sich im Vergleich mit der Analytik eine hohe Übereinstimmung ergibt. Zur Validierung der generierten Kennfelder wurde eine Prüfkonfiguration entwickelt, mit der es möglich ist, an einem Rotationstribometer den Druck im Schmierspalt zwischen einer Axiallagerprobe und ihrer Gegenprobe über eine Bohrung messtechnisch zu erfassen. Mit den dabei gemessenen Werten für Druck und Reibmoment werden anhand der zuvor generierten Kennfelder die sich einstellenden minimalen Schmierfilmdicken ho indirekt abgeschätzt. Dabei ergibt sich eine gute Übereinstimmung der ausgelesenen Werte für die minimale Schmierfilmdicke zwischen den einzelnen Kennfeldern.

AB - In vielen Bereichen des Maschinenbaus treten hochbelastete Kontakte zwischen relativ zueinander bewegten Bauteiloberflächen auf. Um die Lebensdauer der an solchen Kontakten beteiligten Oberflächen, und damit der gesamten Bauteile, zu erhöhen, werden diese in der Regel geschmiert. Derartige Kontakte sind einer Vielzahl an Einflüssen, wie z.Bsp. durch Verschleißpartikel verunreinigtes Öl, hohe Kontakttemperaturen oder Versagen des die Oberflächen trennenden Schmierfilms ausgesetzt. Neben diesen Einflussfaktoren sind auch die im Kontaktbereich auftretenden Drücke infolge äußerer Lasten zu berücksichtigen. Die Kenntnis der hierbei auftretenden Hertzschen Pressung reicht jedoch nicht aus, um die Lebensdauer eines hochbelasteten, geschmierten Kontaktes zuverlässig abzuschätzen. Hierzu ist eine Kenntnis der durch das Schmiermittel entstehenden Drücke im Schmierspalt nötig, welche lokal die maximale Hertzsche Pressung maßgeblich überschreiten können. Im Zuge dieser Arbeit werden kommerzielle Softwarepakete auf ihre Eignung zur Lösung dieser elastohydrodynamischen Aufgabenstellung erprobt. Des Weiteren werden die hydrodynamischen Druckverteilungen und Schubspannungen im Schmierfilm in Roll- und Gleitkontakten analytisch ermittelt, um eine Basis der Kenntnisse über die im Schmierspalt auch bei vernachlässigbarer Deformation der Bauteiloberflächen auftretenden Strömungsphänomene aufzubauen. Die daraus ermittelten Kennfelder für Druck, Tragfähigkeit des Schmierfilms und Reibmoment durch Flüssigkeitsreibung werden zudem auch mittels Simulation erstellt, wobei sich im Vergleich mit der Analytik eine hohe Übereinstimmung ergibt. Zur Validierung der generierten Kennfelder wurde eine Prüfkonfiguration entwickelt, mit der es möglich ist, an einem Rotationstribometer den Druck im Schmierspalt zwischen einer Axiallagerprobe und ihrer Gegenprobe über eine Bohrung messtechnisch zu erfassen. Mit den dabei gemessenen Werten für Druck und Reibmoment werden anhand der zuvor generierten Kennfelder die sich einstellenden minimalen Schmierfilmdicken ho indirekt abgeschätzt. Dabei ergibt sich eine gute Übereinstimmung der ausgelesenen Werte für die minimale Schmierfilmdicke zwischen den einzelnen Kennfeldern.

KW - Elastohydrodynamik minimale Schmierfilmdicke Druckmessung Messbohrung Fluid-Struktur-Interaktion Hydrodynamik geschmierter Rollkontakt Axialgleitlager

KW - elastohydrodynamics minimal film thickness pressure measurement measuring bore fluid-structure-interaction hydrodynamics lubricated rolling contact thrust bearing

M3 - Diplomarbeit

ER -