Simulative und experimentelle Untersuchung des Kontaktes Kolbentrommel-Steuerspiegel in Axialkolbenmaschinen

• Antragsteller: Dr.-Ing. S Gels
• Fachliche Zuordnung: Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 247001897

Inhalt und Ziel des Projektes ist die Erforschung der Vorgänge im tribologischen Kontakt Kolbentrommel-Steuerspiegel von Axialkolbenmaschinen. Damit soll ein besseres Verständnis der tribologischen Vorgänge erlangt werden, insbesondere bezüglich des auftretenden Festkörper-kontaktes und der Verschleißentstehung. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen dazu genutzt werden, um ein Simulationsprogramm zur Berechnung des Ölschmierfilms an diesem tribologischen Kontakt zu erstellen. Die erarbeiteten Ergebnisse der Simulation sollen an einem Prüfstand verifiziert werden.Zur Durchführung der Forschungsarbeiten soll in einem ersten Schritt ein geeignetes Simulationsprogramm erstellt werden, wobei auf Vorarbeiten am Institut für fluidtechnische Antriebe und Steuerungen (IFAS) der RWTH Aachen zurückgegriffen werden kann. Bei dem Simulationsprogramm wird es sich um ein eigenständiges und neu entwickeltes Programm handeln, da eine kombinierte Simulation der Spaltströmung und der Berücksichtigung von lokalen und globalen Verformungen der Bauteile sowie Festkörperkontakt in bisherigen kommerziellen Programmen und bei kurzer Simulationsdauer nicht möglich ist. Die Simulation wird im Laufe des Projektes schrittweise verfeinert.Zum Abgleich der Simulation soll ein Prüfstand für die Verifikation der Simulation neu konzipiert und umgebaut werden. Der Prüfstand wird zunächst für den Abgleich der Simulation und später zum Testen von optimierten Tribokontakten eingesetzt.Die Forschungsziele des Projektes lassen sich folgendermaßen zusammenfassen:- Möglichst exakte Abbildung der viskosen Reibung und der Mischreibung in den Spalten zwischen Steuerspiegel und Kolbentrommel durch die Simulation und Erreichen kurzer Simulationszeiten.- Gewinnung neuer Erkenntnisse der Verschleißentstehung.- Erarbeitung von Erkenntnissen, die die Vermeidung von Sondermessing im Kontakt Steuerspiegel-Kolbentrommel von Axialkolbenmaschinen durch PVD-Schichten ermöglichen.- Untersuchung von Geometrievariationen beim Steuerspiegel zur Verringerung der Reibarbeit sowie der Leckageverluste und damit zur Steigerung der Effizienz des Triebwerks.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Professor Dr.-Ing. Hubertus Murrenhoff