Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Praxistaugliche Prüfmethodik für Reibungs- und Verschleißuntersuchungen am tribologischen Ersatzsystem von RWDR

Das Ziel des Forschungsvorhabens „Praxistaugliches RWDR-Triboersatzsystem“ ist eine praxistaugliche RFT-Prüfmethodik als RWDR-Ersatzsystem.

Nach dem aktuellen Stand der Forschung und Entwicklung weisen die Reibungs- und Verschleißwerte, die in Versuchen an den vorhandenen RFT ermittelt werden, gegenüber dem RWDR-System lediglich die gleichen Tendenzen auf. Folglich wird das Anwendungsfeld des RFT stark eingeschränkt. Bisher fehlt jedoch das tiefere Verständnis, die systembedingten Ursachen dafür ausfindig zu machen, was allerdings notwendig ist geeignete Optimierungsmaßnahmen zu treffen. In FVA 578 II soll der in FVA 574 II (RWDR-Dynamik II) entwickelte integrierte Berechnungsansatz auch für das RFT-System angewendet werden. Das so entwickelte integrierte RFT-Simulationsmodell dient dazu die Kontaktverhältnisse im Detail zu untersuchen und eröffnet dadurch die Möglichkeit systembedingte Unterschiede zu verstehen, was wiederum die Grundvoraussetzung für eine Optimierung des RFT-Systems ist. Die konstruktiven Maßnahmen zur Optimierung werden simulationsgestützt erarbeitet, am RFT konstruktiv umgesetzt und anhand von Experimenten validiert. Um den Transfer in die Praxis und die Anwendbarkeit bei KMU zu erleichtern soll die optimierte RFT-Prototypenkonstruktion in ein Serienprodukt bestehend aus Norm- bzw. Kaufteilen und einfach zu fertigenden Bauteilen überführt werden. Des Weiteren wird eine Strategie für effiziente Prüfungen am RFT erarbeitet. Die Nutzen für KMU liegen vor allem darin, dass das RFT nach Abschluss des Vorhabens einen Großteil der heutigen kostspieligen Prüfungen am RWDR-System ersetzen kann und somit Berechnungsgrößen ermittelt werden können. Die Forschungsergebnisse werden durch Veröffentlichungen in Fachzeitschriften und bei Tagungen transferiert.

Ergebniszusammenfassung:

Umfangreiche experimentelle Untersuchungen auf dem RFT und an einem Dichtsystem mit RWDR haben im Vergleich gezeigt, dass es in Bezug auf das Reibungs- und Verschleißverhalten der beiden Systeme noch Abweichungen gab. Es konnte festgestellt werden, dass der Verschleiß und die Berührbreitenzunahme an den Ringproben immer größer ist als an den RWDR-Dichtkanten, was maßgeblich auf die konstant wirkende Linienlast auf dem RFT zurückzuführen ist.

Ergänzend zu den experimentellen Untersuchungen wurde ein FE-Simulationsmodell des RFT aufgebaut. Mittels dieses Modells kann das Betriebsverhalten des RFT auf makroskopischer Ebene analysiert und Größen wie Kontakttemperatur, Reibmoment, Verschleiß und Kontaktpressung über der Laufzeit ausgewertet werden.

Auf Basis der Erkenntnisse aus den experimentellen und simulativen Untersuchungen konnten Ansatzpunkte zur Optimierung des RFT abgeleitet werden. Diese Ansätze wurden zunächst simulativ überprüft, anschließend konstruktiv umgesetzt und abschließend experimentell validiert. Die maßgebliche konstruktive Anpassung des RFT war hierbei die Änderung des Winkels des Wellenkegels von 30° auf 21°. Durch diese Optimierung konnten die Abweichung des RFT in Bezug auf das Reibungs- und Verschleißverhalten eines RWDR-System deutlich reduziert werden.

Ergänzend zu den vorgenommenen Optimierungen am RFT wurde eine Anleitung zum Bau des RFT inkl. technischer Zeichnungen ausgearbeitet und es werden Hinweise zur Versuchsdurchführung geliefert.

Basierend auf den Ergebnissen dieses Projektes steht ein praxistaugliches Ersatzsystem für RWDR zur Verfügung, welches in der Industrie genutzt werden kann um bereits in einem frühen Entwicklungsstatus Aussagen zum Reibungs- und Verschleißverhalten neu entwickelter Elastomere zu treffen ohne hierfür teure RWDR-Prototypen herstellen zu müssen. Unterstützen hierzu kann das entwickelte Simulationsmodell des RFT genutzt werden um detaillierte Größen auszuwerten, welche experimentell nicht zu erfassen sind.