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Professur Maschinenelemente und Produktentwicklung
Reibkorrosion
Professur Maschinenelemente und Produktentwicklung 

Inhaltverzeichnis

1   Allgemeine Beschreibung
2   Fokus der Forschung
3   Werkzeuge
4   Vorhaben

1   Allgemeine Beschreibung

Heutige Maschinenelemente sind immer stärkeren Belastung und dementsprechend höheren Beanspruchungen ausgesetzt. Damit einhergehende größere Verformungen der Bauteile sind das Resultat dieser Entwicklung. In dynamisch belasteten Bauteilverbindungen treten gerade aufgrund unterschiedlicher Steifigkeiten der verbundenen Teile diese Verformungen als Relativbewegungen in Erscheinung. Im Kontakt initiieren diese in Abhängigkeit des Fugendrucks den Schädigungsprozess der Reibdauerermüdung. Die Forschung am Institut beschäftigt sich daher mit dem Themenfeld der Festigkeitsberechnung unter zusätzlicher Reibdauerbeanspruchung.

 

2   Fokus der Forschung

Quantifizierung der Reibdauerermüdungsfestigkeit in Abhängigkeit der tribologischen Kontaktgrößen Fugendruck und Schlupf. Neben der grundlagenorientierten Untersuchungen der Kontaktparameter fokussieren sich die weiteren Betrachtung auf die Einflussfaktoren der Reibungszahl, des Verschleißes und des Werkstoffes. Ziel ist es in Abhängigkeit der genannten Einflüsse das Ermüdungsverhalten reibdauerbeanspruchter Fügeverbindungen allgemeingültig zu beschreiben und in einen Festigkeitsnachweis zu implementieren.

 

3   Werkzeuge

Experimentelle Ermittlung der Reibdauerfestigkeiten am Prüfstand RKP100 (links) sowie an der Pleuelvorrichtung des HPP250 (rechts). Prüfstand für Reibkorrosion
Überführung der systemspezifischen nennspannungsbezogenen Reibdauerfestigkeit in einen lokalen Beanspruchungszustand mittels Kontaktsimulation, unter Berücksichtigung der experimentellen Reibwerte sowie der messtechnisch erfassten Bewegungsabläufe zwischen den Kontaktpartnern. Die Simulationen werden mit der FE-Software ABAQUS durchgeführt.

simulation Reibkorrosion

 

4   Vorhaben

Örtliche Festigkeitsbewertung reibkorrosiv beanspruchter Bauteile am Beispiel von Welle-Nabe-Verbindungen

Fördermittelgeber:AiF
Forschungsvereinigung:FVA
Laufzeit:27 Monate
Startzeitpunkt:Jan 2023
Bearbeiter:Denny Knabner
Weiterführende Information:FVA-Nr.: 983 I
Logo:AiFLogo:FVA

Für die Bewertung der Reibdauerermüdung sind die lokalen tribologischen Parameter Schlupfamplitude und Pressung maßgeblich. Da diese nicht für jede Anwendung analytisch ermittelt werden können, ist die Dimensionierung mit nennspannungsbasierten Ansätzen wie DIN 743 oder FKM-Richtlinie nicht möglich. In Anbetracht der Aspekte des Leichtbaus und dem ökonomischen Einsatz von Materialressourcen ist jedoch eine, dem realen Auslastungsgrad adäquate Dimensionierung der Bauteile geboten. Das vorliegende Vorhaben versucht diesen Bedarf zu decken, indem ein örtl. Berechnungskonzept zur Bewertung der Reibdauerermüdung entwickelt werden soll, welches den wirklichen tribologischen Beanspruchungszustand berücksichtigt. Im Rahmen des geplanten Vorhabens werden Dauerfestigkeitsversuche reibkorrosiv geschädigter Passfeder- und Polygonverbindungen ausgewertet. Dafür werden die Versuchsreihen numerisch simuliert. Die ermittelten örtl. tribologischen Beanspruchungszustände werden am Labormodell reproduziert und durch Simulation die schlupfspezifischen einachsigen Vergleichsreibdauerfestigkeiten bestimmt. Durch Vergleich der örtl. Vergleichsspannung der WNV mit zugehörigen schlupfspezifischen Vergleichsreibdauerfestigkeit (beide mit derselben Vergleichsspannungshypothese ermittelt) erhält man den lokalen Auslastungsgrad. Durch Validierung verschiedener Hypothesen kann die treffsicherste gefunden werden, die über alle Versuchsreihen die geringste Abweichung zum Auslastungsgrad zeigt. Die Entwicklung eines allgemeingültigen und standardisierbaren Berechnungskonzeptes setzt umfassende experimentelle Absicherungen voraus. Für KMU sind diese nur bedingt finanzierbar. Daher ermöglicht das Vorhaben und dessen Ergebnistransfer die Erschließung der Ergebnisse auch für KMU. Das entstehende Konzept wird so aufgearbeitet und in einem Leitfaden dokumentiert, dass auch für KMU der Zugang über etablierte FE-Programme möglich ist.