Methods for the handling with fuzzy knowledge and scaling problems in the modeling of technical systems using the example of large industrial brakes
Final Report Abstract
Das Forschungsprojekt beschäftigt sich mit der experimentellen Erforschung der hochkomplexen Vorgänge in der Reibschicht von trocken laufenden Reibpaarungen in Hinblick auf das Reibverhalten bei der Skalierung von Reibflächengrößen. Ziele des Projekts lagen in der Entwicklung von Prüfaufbauten für bestehende Schwungmassenprüfstände am FG KM, der Durchführung von umfangreichen Reihenversuchen unter einer breiten Auswahl an Einflussparameterkonfigurationen, der Auswertung der Ergebnisse und langfristig in der Suche nach Methoden, um Versuchsergebnisse an Teilbelagslaborprüfständen besser auf reale Bremssysteme skalieren zu können. Dieses Teilprojekt der Forschergruppe „Wissensdynamik in den Technikwissenschaften" sollte zudem den anderen Projektpartnern als Anwendungsbeispiel für die Erforschung der Prozesse der Wissensgenerierung, der -dynamik und des -transfers im Zusammenspiel zwischen Universitäten, Firmen und Gesellschaft dienen. Die Reibschicht, als Grenzschicht zwischen Belag und Gegenkörper, ist lokal von sehr unterschiedlichen und hoch dynamischen Prozessen geprägt. Diese hängen von einer Vielzahl von äußeren Einflussparametern, insbesondere dem Anpressdruck, der Reibtemperatur, der Reibgeschwindigkeit, der spezifischen Reibarbeit, und der Lasthistorie ab und lassen sich nur begrenzt analytisch beschreiben. Zentrale Forschungsfrage des Projekts ist, wie sehr der Grad der gleichmäßigen Bremskraftverteilung in der Reibfläche Einfluss auf die Höhe der Reibwerte und das Reib-, Verschleiß- und Skalierungsverhalten hat. Ursprünglich basierte die Planung auf der Annahme, eine bestehende Forschungsbremse mit einer variablen Probenaufnahme für verschiedene Belagsgrößen für die Skalierungsuntersuchungen erweitern zu können. Diese erwies sich aber nach Vorversuchen mit Druckmessfolie in Hinblick auf die Forschungsfrage als nicht tragbar, weil keine gleichmäßige Flächenpressung sichergestellt werden konnte. Deswegen wurde der Fokus des Projekts auf die Entwicklung einer neuen Laborbremse ausgerichtet, mit welcher die Untersuchung von skalierbaren Teilbelagsproben mit möglichst gleichförmigen Anpressverhalten möglich ist. Weiterhin wurden Aufbauten für die Vergleichssysteme LKW-Bremse und Motorradbremse an den Prüfständen realisiert. Zusätzlich wurde eine Messvorrichtung mit einem Lasertriangulationssensor zur Erfassung von Belagstopografien an der Laborbremse entwickelt, um zwischen zwei Bremsungen die Veränderungen in der Reibschicht untersuchen zu können. Der Abschluss der Untersuchungen ist für das kommende Jahr geplant. Messergebnisse an den Vergleichssystemen zeigen bisher ein unterschiedliches Reibverhalten der ausgesuchten Beläge bei den verschiedenen Parameterkonfigurationen. Bisherige Untersuchungen des Anpressverhaltens mit Druckmessfolie deuten darauf hin, dass eine höhere Gleichverteilung des Anpressdrucks zu einem gleichmäßigerem Reibverhalten führt. Diese Grundlagenforschungsarbeit könnte dadurch einen Beitrag leisten, die Entwicklung hin zu potentiell verschleißärmeren Bremssystemen voranzutreiben. Darüber hinaus könnte ein besseres Verständnis des Skalierungsverhaltens den Versuchsaufwand mit Bremssystemen in Originalgröße und damit die Entwicklungskosten senken.
