Zusammenfassung
Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Flüssigkeitsreibung im Spalt zwischen zwei Körpern im Vollschmierungszustand untersucht. Die Untersuchung erfolgte dabei sowohl experimentell als auch simulativ, wobei Eingangsgrößen für die simulative Untersuchung aus der experimentellen Versuchsreihe gewonnen wurden. Die experimentelle Untersuchung der Flüssigkeitsreibung wurde am Zwei-Scheibenprüfstand des Lehrstuhls für Maschinenelemente und Getriebetechnik (MEGT) durchgeführt, wobei bei konstanter hydrodynamisch wirksamer Geschwindigkeit und Öleinspritztemperatur die Belastung und der Schlupf variiert wurden. Als Schmierstoff wurde hierbei das Referenzöl FVA 3 verwendet. Als Ergebnis der experimentellen Untersuchung ergeben sich Traktionskurven, welche die Änderung der Reibungszahl bzw. der Schubspannung in Abhängigkeit des Gleit-Roll-Verhältnisses darstellen. Aus den gemessenen Traktionskurven können die maximale und die kritische Schubspannung bestimmt werden. Diese stellen Eingangsgrößen für die simulative Ermittlung der Reibung im Spalt dar.
Abstract
In the present work, the fluid friction in the gap between two discs was examined under full fluid film lubrication conditions. The investigation was both experimental and simulative, whereby input variables for the simulative investigation were obtained from the experimental test series. The experimental examination of fluid friction was carried out on the MEGT’s twin-disk-machine, whereby the load and slide-to-roll-ratio were varied at constant hydrodynamic velocity and oil inlet temperature. The reference oil FVA-3 was used as lubricant. As a result of the experimental investigation, traction curves are obtained which show the change in the coefficient of friction or the shear stress as a function of the slide-to-roll-ratio. The maximum and critical shear stress can be determined from the measured traction curves. These represent input variables for the simulative determination of friction in the gap.
Literatur
Van Leeuwen HJ, Schouten MJW (1995) Die Elastohydrodynamik: Geschichte und Neuentwicklungen. VDI Ber 1207:1–47
Spikes HA (2006) Sixty years of EHL. Lubr Sci 18(4):265–291
Hamrock BJ, Dowson DD (1976) Isothermal elastohydrodynamic lubrication of point contacts: part 1—theoretical formulation. ASME J Lubr Tech 98(2):223–228
Solovyev S (2007) Reibungs- und Temperaturberechnung an Festkörper- und Mischreibungskontakten. Otto-von-Guericke-Universität, Magdeburg (Dissertation)
Elrod HG (1981) A cavitation algorithm. J Lubr Technol 103(3):350–354
Eyring H (1936) Viscosity, plasticity, and diffusion as examples of absolute reaction rates. J Chem Phys 4:283–291
Bair S, Winer WO (1979) A rheological model for elastohydrodynamic contacts based on primary laboratory data. J Lubr Technol 101(3):258–265
Bair S, Qureshi F (2003) The generalized newtonian fluid model and elastohydrodynamic film thickness. ASME J Tribol 125:70–75
Bair S (2007) High pressure rheology for quantitative elastohydrodynamics. Elsevier, Oxford
Beilicke R, Bader N, Brouwer L (2016) Tribologische Fluidmodelle für Nebenantriebsaggregate in Hybrid-und Elektrofahrzeugen, Abschlussbericht zum FVV-Vorhaben Nr. 1138 (Heft 1092). Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e. V., Frankfurt/Main
Meyer C (2010) Reibung in hoch belasteten EHD-Wälzkontakten. Leibniz Universität, Hannover (Dissertation)
Wang D (2015) Berechnung der Wälzlagerreibung aufgrund weiterentwickelter rheologischer Fluidmodelle. Leibniz Universität, Hannover (Dissertation)
Fruth T (2018) Vom tribologischen Modellversuch zum Maschinenelement: Berücksichtigung des rheologischen Verhaltens von Schmierstoffen in der Wälzlagersimulation. Technische Universität, Kaiserslautern (Dissertation)
Morales-Espejel GE (2009) Flow factors for non-Gaussian roughness in hydrodynamic lubrication: An analytical interpolation, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C. J Mech Eng Sci 223(6):1433–1441
Bartel D (2010) Simulation von Tribosystemen; Grundlage und Anwendung, 1. Aufl. Vieweg+Teubner, Wiesbaden
Blok H (1979) Theory of thermo-elastohydrodynamic lubrication for high speed roller bearings. In: Proceedings of the 5th Leeds-Lyon Symposium on Tribology, pp 135–144
Walbeck T, Gold PW (2004) Schmierfilmdicke – Einfluss von Grundölart, Additivierung und Gebrauchszustand auf Viskositätsverhalten und Schmierfilmbildung. Abschlussbericht zum FVA-Vorhaben Nr. 400 (Heft 743). Forschungsvereinigung Antriebstechnik e. V., Frankfurt/Main
Johnson KL (1985) Contact mechanics. University Press, Cambridge
Liu S, Wang Q, Liu G (2000) A versatile method of discrete convolution and FFT (DC-FFT) for contact analyses. Wear 243:101–111
Mazumder S (2016) Numerical methods for partial differential equations, finite difference and finite volume methods. Elsevier, London
Katyal P, Kumar P (2012) Central film thickness formula for shear thinning lubricants in EHL point contacts under pure rolling. Tribol Int 48:113–121
Jalali-Vahid D, Rahnejat H, Jin ZM, Dowson D (2001) Transient analysis of the isothermal elastohydrodynamic circular point contacts. Proceeding of the Institution of the Mechanical Engineers, Part C. J Mech Eng Sci 215(10):1159–1172
Patir N, Cheng HS (1978) An average flow model for determining effects of three-dimensional roughness on partial hydrodynamic lubrication. J Lubr Technol 100(1):12–17
Venner CH (1991) Multilevel Solution of the EHL Line and Point Contact Problems. University of Twente, Enschede (Dissertation)
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Simo Kamga, L., Oehler, M., Magyar, B. et al. Charakterisierung des strukturviskosen Verhaltens von Schmierstoffen durch Kombination von Experiment und EHD-Simulation mithilfe des Carreau-Modells. Forsch Ingenieurwes 82, 301–309 (2018). https://doi.org/10.1007/s10010-018-0283-z
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