Kupplungsmodell: Erholung Trockenlauf

Reib- und Verschleißverhalten während der Erholung trockenlaufender Friktionspaarungen nach thermomechanischer Überlastung

Im Projekt FVA 607 III wurden trockenlaufende Friktionspaarungen und -systeme hinsichtlich ihres Schädigungs- und Erholungsverhaltens bei kurzzeitig stark erhöhter Beanspruchung untersucht. Diese kurzzeitige Erhöhung tritt in realen Anwendungen bei zum Beispiel Notfallbremsungen, Fehlern und Missbrauch auf und wurde im Stand der Forschung bisher nicht hinreichend berücksichtigt.

Aus diesem Grund wurden sowohl Prüfstände als auch Methoden entwickelt, um dies anhand von fünf Friktionspaarungen und zwei Friktionssystemen mit bis zu vier verschiedenen Reibbelägen zu untersuchen. Dabei kamen drei Massegepresste, ein gewickelter und ein sintermetallischer Reibbelag zum Einsatz, welche einen großen Querschnitt der verwendeten Reibbeläge der Industriepartner abdecken. Die Schädigungsgrenzen dieser Friktionspaarungen wurden ermittelt und deren Erholungsverhalten wurde untersucht. Es wurde zudem aufgezeigt und nachgewiesen, wie die Erholung schneller und reproduzierbarer erfolgen kann. Zwei Friktionssysteme, eine Bremse und eine Kupplung, wurden ebenso untersucht. Die Verteilung der Wärme in diesen während der Schädigung und der Erholung wurde mittels faseroptischer Messtechnik und Thermographie örtlich hochauflösend gemessen, womit Veränderungen des Tragbilds erkannt werden (siehe Abbildung). Neben adhäsivem Verschleiß, Materialüberträgen, Ausbrüchen, Rissen, Oxidation und der Gasbildung beeinflussen diese das Schädigungs- und Erholungsverhalten.

Dem Entwickler trockenlaufender Friktionssysteme wird auf Basis der Methoden, der Ergebnisse, der gewonnenen Erkenntnisse und deren Dokumentation ermöglicht, nun auch bei Beanspruchungskollektiven mit kurzzeitig stark erhöhter Beanspruchung grenzwertig auszulegen. Dieser kann die entwickelte und verwendete methodische Herangehensweise zur Ermittlung des Schädigungs- und Erholungsverhaltens auf sein Friktionssystem übertragen und mithilfe dieser die Schädigung vermeiden beziehungsweise einen schnellen und effektiven Erholungszyklus ableiten.

Das IGF-Vorhaben IGF-Nr. 19377 N der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA) wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.