Beginn des DFG-Projekts zur Entwicklung von Vorhersagemodellen für abweichungsbehaftete, thermo-elastohydrodynamisch geschmierte Kontakte (DeviaTEHD) im Februar 2023
Im Zuge der Ressourcenminimierung sowie der Entwicklung energieeffizienter und verschleißbeständiger technischer Produkte kommt der Reduzierung von Reibungsverlusten in geschmierten Kontakten von Maschinenelementen eine große Bedeutung zu. Diese Verluste sind unter anderem abhängig vom Schmierungszustand, der Bauteilgeometrie sowie der Bewegungsart des Systems. Wesentliche Reibungsverluste sind aber auch auf fertigungsbedingte Gestaltabweichungen der Oberflächentopographie unterschiedlicher Ausprägung zurückzuführen. Eine rechnerische Berücksichtigung der Gestaltabweichung der Oberfläche von geschmierten thermo-elastohydrodynamischen (TEHD) Kontakten erfolgt bislang nur im Rahmen zeitaufwendiger und komplexer Simulationen. Etablierte, weniger aufwendige Berechnungsmethoden, wie beispielsweise von DOWSON/HIGGINSON und BLOK/MOES entwickelte analytische Näherungsgleichungen zur Berechnung der Schmierfilmhöhen sowie zugehörige weiterführende Korrekturfaktoren, berücksichtigen Oberflächenabweichungen bisher nicht umfassend.
Ziel des DFG-Projekts ist das Schließen dieser Forschungslücke durch die Entwicklung von Vorhersagemodellen für geschmierte TEHD Kontakte in Form von infiniten Linienkontakten sowie dreidimensionalen Punktkontakten zur schnellen Berechnung der Schmierfilmhöhen, der Pressung und der Temperatur unter Berücksichtigung der Gestaltabweichungen der Oberfläche. So soll ein Beitrag geleistet werden TEHD Kontakte, wie sie beispielsweise in Zahnrädern oder Wälzlagern vorliegen, energieeffizienter und verschleißbeständiger auslegen und berechnen zu können. Zur Generierung der notwendigen Datenbasis wird auf das bereits vorliegende Simulationswerkzeug TriboFEM des KTmfk zurückgegriffen, das die Makro- sowie Mikrogeometrie des Bauteils berücksichtigt. Die Validierung der Vorhersagemodelle erfolgt unter anderem mithilfe von experimentellen Untersuchungen am Stift/Scheibe-Tribometer. Abschließend beinhaltet das Projekt die Anwendung der entwickelten Vorhersagemodelle für die Reibungsberechnung von Zylinderrollenlagern.