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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Der Einfluss von technischen Oberflächenstrukturen auf den elastohydrodynamischen Reibkontakt ist Thema vieler Forschungsprojekte. Die Frage der Übertragbarkeit der oftmals an vereinfachten Kontaktsystemen ermittelten Erkenntnisse auf reale technische Anwendungen bleibt in vielen Fällen unbeantwortet. Diese Arbeit greift diese Frage auf und befasst sich mit dem Einfluss einer definierten Nockenoberflächenstruktur auf das Betriebs- und Verschleißverhalten eines realen Nocken-Tassenstößel-Ventiltriebs. Zur Definition einer verbesserten Nockenoberflächentopographie erfolgt eine fluidmechanische Beurteilung der Mikrostruktur im Schmierfilm anhand eines numerischen Kontaktmodells auf Basis einer modifizierten Reynolds’schen Differenzialgleichung. Die dafür erforderliche numerische Modellierung des Ventiltriebs berücksichtigt die Kinematik und die dynamische Bewegung der Komponenten. Auf Basis der theoretischen Voruntersuchungen erfolgt die Definition einer verbesserten Nockenoberflächenstruktur, welche über experimentelle Untersuchungen auf ihre Wirksamkeit geprüft wird. Zur Fertigung der Nockenoberflächen kommen ein Laserablationsverfahren und ein spezialisierter Mikrospanprozess zum Einsatz. Der eingesetzte Komponentenprüfstand ermöglicht die praxisnahe Belastung einzelner Nocken-Stößel-Paarungen und die sensorische Erfassung des Betriebs- und Reibverhaltens. Die durchgeführten Studien zeigen auf, dass die Verwendung der mittels Mikrospanen gefertigten Nockenoberflächenstruktur zu einer deutlichen Minderung des Gesamtverschleißes im System führt. Die divergierenden theoretischen und experimentellen Ergebnisse unter Verwendung der lasergenerierten Struktur verdeutlichen darüber hinaus die Komplexität der Thematik und die Grenzen der numerischen Kontaktmodellierung.
Aktualisiert: 2020-07-01
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Aktualisiert: 2021-12-30
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Aktualisiert: 2021-12-30
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