Die vorliegende Arbeit behandelt die Entwicklung eines Thermo-Elastohydrodynamik-Simulationsmodells (TEHD) zur Traglast-, Temperatur- und Reibungsberechnung im Flanken- und Zahnführungskontakt des Galaxie-Getriebes. Unter Einsatz von Finite-Elemente- (FE) und Mehrkörpersystemsimulations (MKS)-Modellen des Galaxie-Getriebes werden die Randbedingungen für die TEHD-Simulation bereitgestellt. Das MKS-Modell liefert die Randbedingungen unter Berücksichtigung der Dynamik außerhalb des Zahneingriffs. Aus dem FE-Modell werden die Randbedingungen während des Zahneingriffs gewonnen. Damit geht die unter Last verformte Spaltgeometrie in die TEHD-Simulation ein. Eine neuartige Methodik zum Entfernen der im Getriebe-FE-Modell berechneten Abplattungszonen in den belasteten Kontakten wird ebenfalls vorgestellt.
Dies erlaubt die Berechnung der Verformung der konzentrierten Kontakte in Interaktion mit dem Schmierstoff während der TEHD-Simulation mit einem elastischen Halbraummodell. Der Berechnung der Hydrodynamik liegt die Reynolds´sche Differentialgleichung unter Berücksichtigung masseerhaltender Kavitation zugrunde. Der Einfluss von Mischreibung und der Mikrohydrodynamik wird mit Hilfe von Oberflächenkennfeldern auf Basis gemessener Oberflächentopographien erfasst.
Das TEHD-Simulationsmodell wird am Flanken- und Zahnführungskontakt eingesetzt und anhand des Tragbildes eingelaufener Kontaktoberflächen verifiziert. Am Ergebnis der TEHD-Simulation werden die Wirkmechanismen zur Entstehung der Hydrodynamik in den einzelnen Kontakten vorgestellt. Weiterhin werden geometrische Optimierungen der Kontakte vorgenommen. Im relativen Vergleich werden die TEHD-Ergebnisse unterschiedlicher Geometrievarianten hinsichtlich ihres Trag- und Reibverhaltens sowie des thermischen Verhaltens diskutiert.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Die vorliegende Arbeit behandelt die Entwicklung eines Thermo-Elastohydrodynamik-Simulationsmodells (TEHD) zur Traglast-, Temperatur- und Reibungsberechnung im Flanken- und Zahnführungskontakt des Galaxie-Getriebes. Unter Einsatz von Finite-Elemente- (FE) und Mehrkörpersystemsimulations (MKS)-Modellen des Galaxie-Getriebes werden die Randbedingungen für die TEHD-Simulation bereitgestellt. Das MKS-Modell liefert die Randbedingungen unter Berücksichtigung der Dynamik außerhalb des Zahneingriffs. Aus dem FE-Modell werden die Randbedingungen während des Zahneingriffs gewonnen. Damit geht die unter Last verformte Spaltgeometrie in die TEHD-Simulation ein. Eine neuartige Methodik zum Entfernen der im Getriebe-FE-Modell berechneten Abplattungszonen in den belasteten Kontakten wird ebenfalls vorgestellt.
Dies erlaubt die Berechnung der Verformung der konzentrierten Kontakte in Interaktion mit dem Schmierstoff während der TEHD-Simulation mit einem elastischen Halbraummodell. Der Berechnung der Hydrodynamik liegt die Reynolds´sche Differentialgleichung unter Berücksichtigung masseerhaltender Kavitation zugrunde. Der Einfluss von Mischreibung und der Mikrohydrodynamik wird mit Hilfe von Oberflächenkennfeldern auf Basis gemessener Oberflächentopographien erfasst.
Das TEHD-Simulationsmodell wird am Flanken- und Zahnführungskontakt eingesetzt und anhand des Tragbildes eingelaufener Kontaktoberflächen verifiziert. Am Ergebnis der TEHD-Simulation werden die Wirkmechanismen zur Entstehung der Hydrodynamik in den einzelnen Kontakten vorgestellt. Weiterhin werden geometrische Optimierungen der Kontakte vorgenommen. Im relativen Vergleich werden die TEHD-Ergebnisse unterschiedlicher Geometrievarianten hinsichtlich ihres Trag- und Reibverhaltens sowie des thermischen Verhaltens diskutiert.
Aktualisiert: 2023-05-12
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Die vorliegende Arbeit behandelt die Entwicklung eines Thermo-Elastohydrodynamik-Simulationsmodells (TEHD) zur Traglast-, Temperatur- und Reibungsberechnung im Flanken- und Zahnführungskontakt des Galaxie-Getriebes. Unter Einsatz von Finite-Elemente- (FE) und Mehrkörpersystemsimulations (MKS)-Modellen des Galaxie-Getriebes werden die Randbedingungen für die TEHD-Simulation bereitgestellt. Das MKS-Modell liefert die Randbedingungen unter Berücksichtigung der Dynamik außerhalb des Zahneingriffs. Aus dem FE-Modell werden die Randbedingungen während des Zahneingriffs gewonnen. Damit geht die unter Last verformte Spaltgeometrie in die TEHD-Simulation ein. Eine neuartige Methodik zum Entfernen der im Getriebe-FE-Modell berechneten Abplattungszonen in den belasteten Kontakten wird ebenfalls vorgestellt.
Dies erlaubt die Berechnung der Verformung der konzentrierten Kontakte in Interaktion mit dem Schmierstoff während der TEHD-Simulation mit einem elastischen Halbraummodell. Der Berechnung der Hydrodynamik liegt die Reynolds´sche Differentialgleichung unter Berücksichtigung masseerhaltender Kavitation zugrunde. Der Einfluss von Mischreibung und der Mikrohydrodynamik wird mit Hilfe von Oberflächenkennfeldern auf Basis gemessener Oberflächentopographien erfasst.
Das TEHD-Simulationsmodell wird am Flanken- und Zahnführungskontakt eingesetzt und anhand des Tragbildes eingelaufener Kontaktoberflächen verifiziert. Am Ergebnis der TEHD-Simulation werden die Wirkmechanismen zur Entstehung der Hydrodynamik in den einzelnen Kontakten vorgestellt. Weiterhin werden geometrische Optimierungen der Kontakte vorgenommen. Im relativen Vergleich werden die TEHD-Ergebnisse unterschiedlicher Geometrievarianten hinsichtlich ihres Trag- und Reibverhaltens sowie des thermischen Verhaltens diskutiert.
Aktualisiert: 2023-05-02
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In der vorliegenden Arbeit wird eine Mischreibungssimulation, welche auf einem isotropen, homogenen, linear-elastischen und temperaturunabhängigen Materialverhalten für metallische Werkstoffe basiert, für polymere Komposite erweitert. In der Simulation erfolgt eine Skalentrennung. Auf der Mikroskala wird auf Rauheitsebene die Kontakt- und Fluidsimulationen durchgeführt. Deren Ergebnisse werden als effektive Eigenschaften auf der Makroskala verwendet. Auf der Makroskala erfolgt eine Mischreibungsberechnung basierend auf einer thermo-elasto-hydrodynamischen Simulation. Als Analyseobjekt dient ein Radialgleitlager mit Stahlwelle und PEEKCF30-Lagerbuchse. Auf der Mikroskala wird eine heterogene FEM-Kontaktsimulation mit rauen Oberflächen entwickelt, welche die reale Faserverteilung mit gemessenen Rauheiten überlagert. Durch die heterogene Kontaktsimulation werden signifikant geringere Kontaktsteifigkeiten gegenüber der homogenen Kontaktsimulation basierend auf PEEKCF30-Zugversuchen erreicht, da auf der Mikroskala die Matrixeigenschaften die Kontaktsteifigkeit dominieren. Es stellt sich heraus, dass durch variierende Rauheiten und Faseranteile in der Oberfläche a priori keine generische, effektive, homogene Steifigkeit für die Kontaktsimulation eines heterogenen Materials auf der Mikroskala möglich ist. Das entwickelte Kontaktmodell liefert hierfür einen Lösungsansatz. Die Makroskala wird um thermische Effekte erweitert. Temperaraturabhängige Kontaktsteifigkeiten sowie die Berücksichtigung der Temperaturdehnung führen bei erhöhten Temperaturen zu geringeren Reibungszahlen. Die Validierung der Modellerweiterungen am Gleitlagerprüfstand zeigt signifikante Verbesserungen in der Reibungsvorhersage für kurzfaserverstärkte polymere Werkstoffe.
Aktualisiert: 2020-07-07
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