Physikalisch motiviertes Verschleißmodell für Kettentriebe in PKW-Motoren

Von:

Robert Tandler

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Die Komplexität des Verschleißes als physikalischer Prozess und dessen Modellierungsversuch beschäftigt bereits seit mehreren Jahren eine Vielzahl von Wissenschaftlern aus diversen Fachbereichen. Im Hinblick auf die Entwicklung eines Verschleißmodells für die Anwendung von Kettentrieben in PKW-Motoren soll eine physikalische Motivation vorliegen. Es ist möglich, aus einem thermodynamischen Ansatz ein verallgemeinertes Verschleißmodell für makroskopische Systembetrachtungen abzuleiten. Das Modell zeigt einen Zusammenhang zwischen der Reibungsarbeit, dem Bindungspotential des Materials und dem Verschleiß im tribologischen System. Auf der Basis des abstrakt formulierten Verschleißmodells, ist es für eine spezifische Anwendung erforderlich, ein gültiges Reibungsgesetz zu bestimmen. Dazu wurde im Rahmen dieser Arbeit ein Versuch durchgeführt, um die innere Reibung in einem Kettentrieb mit verschiedenen Ölsorten zu ermitteln. Im Hinblick auf die numerische Anwendung des Verschleißmodells in einer FE-Simulation wurden weitere Messungen an Hülsenketten ausgeführt, um tribologische und geometrische Einflüsse auf das System zu bestimmen. Anhand von Verschleißmessungen an Steuerketten durch die Radionuklidtechnologie ist es möglich, einen Einfluss von Oberflächenparametern auf den Systemverschleiß zu identifizieren. Durch eine Kopplung zwischen der Mehrkörpersimulation und der Finite-Elemente-Methode können hierfür wirkende Kettenkräfte während des Motorbetriebes bestimmt werden. Die Verschleißsimulation erfolgt durch eine numerische Einbettung des ermittelten Verschleißmodells in eine kommerziell nutzbare Berechnungssoftware. Zur Validierung des Verschleißmodells wurden die Ergebnisse aus der Verschleißsimulation mit Messungen an Bauteilen aus Versuchsfahrzeugen verglichen.