Simulation des Tribokontakts zwischen Kette und Variatorscheibe im CVT-Getriebe. Dissertation zur Erlangung des Grades eines Doktor-Ingenieurs
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- Nelly Kalb
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1 Simulation des Tribokontakts zwischen Kette und Variatorscheibe im CVT-Getriebe Dissertation zur Erlangung des Grades eines Doktor-Ingenieurs vorgelegt von Dipl.-Ing. Joachim Rohde aus Bergisch-Gladbach genehmigt von der Fakultät für Mathematik, Informatik und Maschinenbau der Technischen Universität Clausthal Tag der mündlichen Prüfung 3. August 2006
2 Berichterstatter: Mitberichterstatter: Prof. Dr.-Ing. H. Schwarze Prof. Dr.-Ing. G. Poll D 104
3 Fortschrittsberichte des Instituts für Tribologie und Energiewandlungsmaschinen Band 6 Joachim Rohde Simulation des Tribokontakts zwischen Kette und Variatorscheibe im CVT-Getriebe D 104 (Diss. TU Clausthal) Shaker Verlag Aachen 2007
4 Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar. Zugl.: Clausthal, Techn. Univ., Diss., 2006 Copyright Shaker Verlag 2007 Alle Rechte, auch das des auszugsweisen Nachdruckes, der auszugsweisen oder vollständigen Wiedergabe, der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen und der Übersetzung, vorbehalten. Printed in Germany. ISBN ISSN Shaker Verlag GmbH Postfach Aachen Telefon: / Telefax: / Internet: info@shaker.de
5 Vorwort Die vorliegende Arbeit entstand während meiner Tätigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Tribologie und Energiewandlungsmaschinen der Technischen Universität Clausthal. Mein besonderer Dank gilt Herrn Prof. Dr.-Ing. Hubert Schwarze für die Überlassung der interessanten Aufgabenstellung und die langjährige vertrauensvolle Zusammenarbeit. Prof. Dr.-Ing. Gerhard Poll danke ich für die Übernahme des Korreferates und die damit verbundene Arbeit. Mein Dank gilt auch allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Instituts. Insbesondere danke ich meinen Kollegen für die konstruktive Zusammenarbeit und die angenehme Arbeitsatmosphäre. Ich bedanke mich ebenso bei den Damen des Sekretariats, den Mitarbeitern der Werkstätten sowie den wissenschaftlichen Hilfskräften, Studien- und Diplomarbeitern. Ein ganz herzlicher Dank gebührt meinen Eltern, die mich stets förderten und mir Studium und Promotion ermöglichten. Ich werde mich stets gerne an meine Zeit am Institut zurückerinnern. Herzogenaurach im Januar 2007
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7 Inhaltsverzeichnis I Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis I Verwendete Formelzeichen. III 1 Einleitung Stand der Technik Problemstellung Grundlagen der Elasto-Hydrodynamik Das HERTZ sche Kontaktmodell Die REYNOLDS sche Differenzialgleichung Numerische Lösung der REYNOLDS schen Differenzialgleichung Einflüsse der Oberflächenrauigkeit auf den Schmierfilm Spaltberechnung unter Berücksichtigung der Deformation Schmierstoffeigenschaften Druck- und Temperaturabhängigkeit der Viskosität Nicht-NEWTON sches Fließverhalten Dichte des Schmierstoffs Berechnung der Reibkraft Grundlagen der Kontaktmechanik Modellierung der Oberfläche Berechnung des Festkörpertragdrucks Berechnung am Einzelkontakt Berechnung am Gesamtkontakt Berechnung der Reibkräfte Deformationsanteil der Festkörperreibkraft Adhäsionsanteil der Reibkraft Temperaturberechnung Berechnung der Körpertemperaturen Berechnung der Öltemperatur... 63
8 II Inhaltsverzeichnis 5 Das Mischreibungsmodell Festlegung der Übergangsspaltweite Bestimmung der Tragkraftanteile Berechnung des Reibfaktors Numerisches Berechnungsverfahren Ergebnisse Festlegung der Parameter für die Simulation Ergebnisse der numerischen Simulation Vergleich der untersuchten Einflussfakoren Experimentelle Untersuchungen CVT-Prüfstand Inbetriebnahme und erste Messergebnisse Zusammenfassung und Ausblick Literaturverzeichnis...137
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