FORSCHUNGSBERICHT DES LANDES NORDRHEIN-WESTFALEN

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1 FORSCHUNGSBERICHT DES LANDES NORDRHEIN-WESTFALEN Nr. 2758/Fachgruppe Maschinenbau/Verfahrenstechnik Herausgegeben im Auftrage des Ministerprasidenten Heinz Kuhn vom Minister fur Wissenschaft und Forschung Johannes Rau Prof. Dr. -lng. Josef Broichhausen Dipl. -lng. Karl-Wolfgang Krummel Abteilung fur Werkstofftechnik im Institut fur Werkstoffkunde der Rhein. -Westf. Techn. Hochschule Aachen Methodische Analyse betriebsbeanspruchter Reibpartner mit charakt e ristis chen Ve rs chleibers cheinungen zwecks Erweiterung der Erkenntnisse uber die VerschleiBmechanismen metallischer Werkstoffe Westdeutscher Verlag 1978

2 CIP-Kurztitelaufnahme der Deutschen Bibliothek Broichhausen, Jose~: Methodische Analyse betriebsbeanspruchter Reibpartner mit charakteristischen Verschleisserscheinungen zwecks Erweiterung der Erkenntnisse Uber die Verschleissmechanismen metallischer Werkstoffe / von Josef Broichhausen u. Karl Wolfgang KrUmmel Aufl. - Opladen : Westdeutscher Verlag, (Forschungsberichte des Landes Nordrhein Westfalen ; Nr : Fachgruppe Maschinenbau, Verfahrenstechnik) ISBN-13: e-isbn-13: f : 10,1007/ NE: KrUmmel, Karl-Wolfgang: 1978 by Westdeutscher Verlag GmbH, Opladen Gesamtherstellung: Westdeutscher Verlag

3 Inhalt Vorworl 3 I. Abgrenzung des Themas, Ziele 5 2. Vorgehensweise tribologischer Untersuchungen betriebsbeanspruchter Reibpartner Grundsatzliche Einschrankung der Anwendung von Simulationsversuchen Schadensanalysen tribotechnischer Systeme 7 3. Tribosystem Kreiskolben - Dichtleiste - Schmierfilm - Trochoidenlaufflache eines Wankelmotors Abgrenzung, Hauptelemente und technische Funktion des Systems Ve rschleii3p robl ern Untersuchungsmaterial Makroskopisches Verschleii3bild Untersuchungsplan Formgroi3en der Bauteile Trochoidenmantel Dichtleisten Beanspruchungskollektiv Bewegungsform und Kinematik der Dichtleiste Lage der B erlihrlinie Dichtleiste - Trochoidenlaufbahn Bewegungsmoglichkeiten des Dichtleistenmittelteils (Freiheitsgrade) Gleitgeschwindigkeit der Dichtleiste Mechanische Beanspruchungen Krafteverteilung auf der Trochoide Krafteverteilung auf der Dichtleiste Krafteverteilung bei realer Geometrie Thermische und chemische Beanspruchungen Probenjustage und Probenentnahme 27 Sondervorrichtungen zur Probenjustage 27 Sondervorrichtungen zur Probenentnahme 27 Probenentnahmeplan, Trochoidenteilproben Verschleii3kenngroi3en in zugeordneten Kontaktbe - 28 reichen Verschleii3erscheinungsformen I. 1 Makroskopische Ve rschleii3erscheinungsformen I. 2 Mikroskopische Verschleii3erscheinungsformen Verschleii3betrage 33

4 Lineare Verschlei13geschwindigkeiten Verschlei13 - Gleitweg - Verhaltnis (VGV) Struktur des Tribosystems Elemente und Untersysteme Eigenschaften der Elemente Volum eneigenschaften von Grund- und Gegenkorper Oberflacheneigenschaften von Grundund Gegenkorper Wechselwirkungen der Elemente Kontaktzustand Reibungszustand Verschlei13mechanismen Schlu13folgerungen, Ausblick Anmerkungen Literatur Bildanhang

5 - 3 - Vorwort Bei tribologischen Untersuchungen an realen Maschinenelementen ist im allgemeinen zu erwarten, dab in dem BemUhen, relevante Einflullparameter moglichst vollsuindig zu erfassen, die eigenen Analysen wie auch die begleitende Literaturrecherche erheblichen Umfang annehmen konnen. Dies ergab sich ebenfalls beim vorliegenden Forschungsprojekt. 1m Sinne einer Uberschaubaren Berichterstattung wird deshalb hinsichtlich der allgemeinen Problematik und der Grundlagen tribologischer Untersuchungen auf einschlagige Fachliteratur und /1/ verwiesen. 1m folgenden werden vorwiegend die Erfahrungen und Ergebnisse eigener Analysen an einem realen tribotechnischen System dargestellt.