Tribologie von Radial-Wellendichtungen

Dichtungen spielen für die Funktion von Maschinen eine zentrale Rolle. Sie verhindernden Austritt von Schmierstoffen aus dem Innenraum in die Umgebung und das Eindringenvon Schmutz von Auÿen. Neben einer möglichst guten Abdichtung ist jedoch auchdie durch die Dichtung auftretende Reibung von immer gröÿerer Bedeutung für dieFunktionalität von Maschinen und Anlagen. Aus diesem Grund wird in der vorliegendenArbeit untersucht, welche wesentlichen Einflussfaktoren das Reibmoment, bzw.den Reibwert von Radialwellendichtungen, beeinflussen. Experimentelle Untersuchungenerfolgen dafür an einem speziell entwickelten Versuchstand. Dabei wird ersichtlich,dass die Umfangsgeschwindigkeit, die Schmierstoffviskosität und die Temperaturim Dichtkontakt die wesentlichsten Einflussfaktoren bei einer festen Kombination ausDichtung und Gegenlauffläche darstellen. Im Vergleich zwischen verschiedenen Dichtungenspielt zudem die Radialkraft der Dichtung eine entscheidende Rolle.Des weiteren wird ein komplexes Modell entwickelt, welches die Effekte im tribologischenKontakt beschreibt und so das Reibmoment der Dichtung berechenbar macht.Berücksichtigt werden dabei sowohl die durch Oberflächenstrukturen beeinflusste Fluidreibungim Schmierspalt, als auch die Hysteresereibung im Dichtungsmaterial und dieTemperatur im Dichtkontakt. Durch die Kopplung der Einzelmodelle wird zudem diegegenseitige Beeinflussung berücksichtigt. Die Simulationsergebnisse ermöglichen einentiefen Einblick in das Zusammenwirken der Phänomene im Dichtkontakt. Das Modellerlaubt die Berechnung des Reibwertes der Dichtung anhand der Betriebsbedingungen.Der Vergleich zwischen numerischen und experimentellen Ergebnissen zeigt eine sehrgute Übereinstimmung.Ein weiteres, vereinfachtes Modell auf Basis der Gümbelzahl ermöglicht die direkteund extrem schnelle Berechnung des Reibwertes der Dichtung. Das reduzierte Modellkann hierbei sowohl von experimentellen als auch numerischen Ergebnissen parametriertwerden.