Roll- und Anfahrwiderstände von Rädern aus Polymerwerkstoffen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Dietrich Severin
• Fachliche Zuordnung: Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
• Förderung: Förderung von 1999 bis 2005
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5173388

Das Ziel ist die Klärung der Mechanismen in der Kontaktfläche von Rädern aus Polymerwerkstoffen, die zur Bildung des Roll- und Anfahrwiderstandes beitragen. Dies geschieht durch Betrachtung der lokalen Vorgänge in der Kontaktzone. Räder aus Polymerwerkstoffen haben nämlich im Rollbetrieb grundsätzlich andere Eigenschaften als metallische Räder. Die Ursachen dafür sind die viskoelastischen Werkstoffeigenschaften, die nichtlineare Beziehung zwischen Spannung und Dehnung, die starke Abhängigkeit der Werkstoffparameter von der Temperatur, die Eigenerwärmung infolge der Werkstoffdämpfung sowie das Kriechvermögen bei langzeitig statischer Belastung. Im Gegensatz zu den bisher eingesetzten globalen Meßmethoden zur Bestimmung des Rollwiderstandes werden hier mit Hilfe eines neuen Verfahrens die globalen Druck- und Schubspannungsverteilungen in der Kontaktfläche und die Kontaktflächengröße und -form im laufenden Rollbetrieb gemessen und die für die Berechnung wichtigen geschwindigkeits- und temperaturabhängigen Werkstoffkennwerte bestimmt. Die Ergebnisse fließen in ein hier zu schaffendes numerisches Rechenmodell ein, das es erlaubt, die Roll- und Anfahrwiderstände unter den verschiedenen Einflußgrößen wie Radgeometrie, Werkstoff, Normalkraft, Rollgeschwindigkeit und Umgebungstemperatur zu berechnen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen