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O+P Fluidtechnik 7-8/2022

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O+P Fluidtechnik 7-8/2022

DICHTUNGEN FORSCHUNG UND

DICHTUNGEN FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG PEER REVIEWED mikroskopischen Gleitlagern einerseits zusätzliches Fluid in den Dichtspalt fördern und gleichzeitig den Druckfluss behindern, sodass dieser nur einen kleineren Teil des Fluids aus dem Kontakt herausdrückt. Dieser Zusammenhang wurde ebenfalls im zur Validierung durchgeführten Experiment beobachtet und wird im folgenden Beitrag vorgestellt. Die Implementierung der Reynoldsgleichung sowie der anderen verwendeten Modelle erfolgt durch die User-Subroutine User Element (UEL) in Abaqus. Details zur Implementierung können /Ang19b/ entnommen werden. ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK In diesem Beitrag wurde ein Überblick über die Ergebnisse des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Reinhart-Koselleck-Projekts „Instationäres Reibungs- und Leckageverhalten translatorischer Hydraulikdichtungen“ vorgestellt. Dort wurde der Kontakt zwischen einer translatorisch bewegten Formelzeichen A real Reale Kontaktfläche m 2 E Komplexer E-Modul N/m 2 F ad Adhäsiver Anteil der Reibkraft N F Fr Reibkraft N F N Normalkraft N F visc Viskoelastischer Anteil der Reibkraft N h Mittlere Schmierspalthöhe m K r Verschleißkoeffizient m 3 /Nm P Dampf Dampfdruck N/m 2 R a Mittenrauwert m R q Quadratische Rauheit m t Zeit s v Relativgeschwindigkeit m/s W Verschleißvolumen m 3 x Axiale Koordinate m η Dynamische Viskosität des Schmierstoffs Pa s θ Kavitationsanteil - Θ Verschleiß Zeitskalierungsfaktor - µ konst Konstanter Festkörperreibungskoeffizient bezogen auf reale Kontaktfläche ρ Dichte des Schmierstoffs kg/m 3 ρ fl Dichte der Flüssigphase kg/m 3 ρ g Dichte der Gasphase kg/m 3 ρ ges Dichte des zweiphasigen Fluids kg/m 3 σ Festkörper Festkörperkontaktdruck N/m 2 τ f Adhäsive Schubspannung N/m 2 τ Festkörper τ konst Festkörperschubspannung bezogen auf scheinbare Kontaktfläche Konstante Schubspannung bezogen auf reale Kontaktfläche Φ p Druckflussfaktor - Φ τ Scherflussfaktor - - N/m 2 N/m 2 Elastomerdichtung und einer Stahlgegenfläche untersucht, wie er beispielsweise in Hydraulikzylindern auftritt. Derzeit wird der Anwendungsbereich des Modells in einem eigenfinanzierten Forschungsprojekt des Forschungsfonds Fluidtechnik des VDMA (FKM Nr. 049620) auf pneumatische Dichtsysteme erweitert. Dabei müssen zusätzlich die nichtnewtonschen Eigenschaften des verwendeten Schmierfetts, die endliche Schmierfilmhöhe sowie die geometrischen Diskontinuitäten der Oberfläche berücksichtigt werden. Erste Arbeiten zur Schmierstoffmodellierung /Bau21a/ und zum Oberflächeneinfluss /Bau22/ sind bereits erschienen. Der Fokus in diesem Beitrag lag auf dem Aufbau des Simulationsmodells. Im folgenden Beitrag wird die experimentelle Validierung für Reibung und Verschleiß vorgestellt. DANKSAGUNG Die hier veröffentlichten Ergebnisse wurden im Rahmen des durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft geförderten Reinhart-Koselleck-Projekts „Instationäres Reibungs- und Leckageverhalten translatorischer Hydraulikdichtungen“ (MU 1225/36-1 und PE 807/8-1) erarbeitet. Die Autoren bedanken sich bei der Deutschen Forschungsgemeinschaft für die Förderung. Zweiter Teil in der nächsten Ausgabe Autorenhinweis Niklas Bauer, M.Sc.; Dr.-Ing. Julian Angerhausen; Dr. BNJ. Persson*; Univ.- Prof. Dr.-Ing. Katharina Schmitz, Univ.-Prof. Dr.-Ing. Hubertus Murrenhoff, RWTH Aachen, Institut für fluidtechnische Antriebe und Systeme (ifas) *Forschungszentrum Jülich, Peter Grünberg Institut (PGI) Literaturverzeichnis /Ang16/Angerhausen, J., Murrenhoff, H., Dorogin, J., Scaraggi, M., Lorenz, B., Persson, B. N. J. Influence of Anisotropic Surfaces on the Friction Behavior of Hydraulic Seals, Proceedings of the 2016 Bath/ASME Symposium on Fluid Power and Motion Control FPMC 2016, Vol. 5, 2016. /Ang17/Angerhausen, J., Murrenhoff, H., Dorogin, J., Persson, B. N. J., Scaraggi, M. The Influence of Temperature and Surface Structure on the Friction of Dynamic Hydraulic Seals - Numerical and Experimental Investigations, The 10th JFPS International Symposium on Fluid Power, 2017. /Ang19a/Angerhausen, J., Murrenhoff, H., Persson, B. N. J., Schmitz, K. Physically Motivated Simulation of Dynamic Hydraulic Seals, Proceedings of the ASME/Bath 2019 Symposium on Fluid Power and Motion Control FPMC 2019, 2019a. /Ang19b/Angerhausen, J., Woyciniuk, M., Murrenhoff, H., Schmitz, K. Simulation and experimental validation of translational hydraulic seal wear, Tribology International, Vol. 134, S. 296–307, 2019b. /Ang20/Angerhausen, J. Physikalisch motivierte, transiente Modellierung translatorischer Hydraulikdichtungen - Dissertation, Reihe Fluidtechnik: […], D, Shaker Verlag, Düren, 2020. /Bau20/Bauer, N., Rambaks, A., Murrenhoff, H., Schmitz, K. 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