| Titel | Effizienter Finite-Elemente-Ansatz zur Simulation von EHD-Kontakten und Verschleißeffekten in axialbewegten Hydraulik-dichtsystemen |
| Autor | Timo Schmidt, Markus André, Gerhard Poll, Kathrin Ottink |
| Infos zum Autor | Dr.-Ing. Timo Schmidt ehemals: Robert Bosch GmbH, Zentrale Forschung und Vorausentwicklung - Kunststofftechnik (CR/APP2), Alte Bundesstr. 50, 71332 Waiblingen, jetzt: BMW Group, Entwicklung Antrieb - CAE Abgassystem - Thermomechanik und Schwingungen (EA-314), Hufelandstr. 4, 80788 München, Tel.: +49(0)89/382-56869, Mail: timo.schmidt@bmw.de Dr.-Ing. Markus André Robert Bosch GmbH, Zentrale Forschung und Vorausentwicklung - Kunststofftechnik (CR/APP2), Alte Bundesstr. 50, 71332 Waiblingen, Tel.: +49(0)7151/503-2639, Mail: markus.andre@de.bosch.com Prof. Dr.-Ing. Gerhard Poll, Dipl.-Ing. (FH) Kathrin Ottink Leibniz Universität Hannover, Institut für Maschinenkonstruktion und Tribologie (IMKT), Welfengarten 1 A, 30167 Hannover, Tel.: +49(0)511/762-2496, Mail: poll@imkt.uni-hannover.de |
| Inhalt | Zusammenfassung In der vorliegenden Arbeit wird eine effiziente Methode zur gekoppelten Simulation von weichen elastohydrodynamischen (EHD) Schmierungskontakten und abrasivem Verschleißfortschritt in axialbewegten Hydraulikdichtsystemen vorgestellt. Der verwendete Mischreibungsansatz basiert auf einer direkten Kopplung eines nichtlinearen Finite-Elemente-Modells (FE) zur Beschreibung der Dichtungsstruktur mit der transienten Reynolds- Gleichung. Aufbauend auf dem Mischreibungsansatz können Verschleiß-effekte mit Hilfe eines Arbitrary- Lagrangian-Eulerian-Ansatzes (ALE) simuliert werden. Dabei wird im Mischreibungszustand der durch Festkörperkontakte hervorgerufene Verschleißabtrag berechnet und als lokale Euler-Randbedingung auf die Dichtungsgeometrie aufgebracht. Das Modell einer Stangendichtung dient zur Validierung des Mischreibungsmodells. Zunächst werden zur Bestimmung der freien Parameter des Mischreibungsmodells Stribeck-Kurven an einem Tribometer bestimmt und angepasst. Abschließend erfolgt ein Vergleich von optischen Schmierfilmdickenmessungen an einem Hydraulikprüfstand mit Simulationsergebnissen der Stangendichtung, wodurch die Anwendbarkeit der Methodik für die Berechnung und Auslegung von realen Dichtungssystemen demonstriert wird. Abstract The topic of this work is the implementation of a coupled simulation method for the highly efficient computation of soft elasto-hydrodynamic lubrication (EHL) and abrasive wear progress in reciprocating hydraulic sealing systems. The mixed lubrication approach is based on the strong coupling of a non-linear finite-element model for the seal geometry with the transient Reynolds equation. Based on this mixed lubrication approach wear simulations utilising an Arbitrary-Lagrangian-Eulerian algorithm can be performed. The local abrasive wear due to asperity contacts during mixed lubrication conditions is computed according to a contact-pressure- or friction-energy-based law and applied to the seal geometry as local Eulerian boundary conditions. A rod seal model is used for the validation of the mixed lubrication approach. First, the hydrodynamic behaviour of the seal-rod interface and the mixed lubrication parameters are determined in Stribeck curve measurements on a tribometer. Finally, a comparison of optical measurements on a hydraulic test rig with simulation results of the rod seal shows the capability of the method for the computation and design of real sealing systems. |
| Datum | 2012 |
