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Simulationswerkzeug zur Abschätzung des Betriebsverhaltens von Radialwellendichtringen (RWDR)

FVA 574 III, IGF-Nr. 19376-N

Aufheizung und Abkühlung der Dichtungsumgebung durch einen 25-minütigen Betrieb

RWDR-Dynamik

Im Rahmen des FVA-Vorhabens 574 III „RWDR Dynamik“ wurde der in den Vorgängerprojekten entwickelte integrierte Berechnungsansatz, der die Wechselwirkungen der verschiedenen Parameter im Dichtsystem mit Radialwellendichtringen erfassen kann, in die lizenzfreie FE-Software Z88 übertragen. Um die Funktion zu erweitern wurde das Modell um einige Eingangsgrößen zur Simulation des Materialverhaltens, der Reibung, des Verschleißes und der Kontakttemperatur für die praxisrelevanten Kombinationen aus drei Elastomeren und drei Schmierstoffen ergänzt. Zudem wurde ein thermisches Netzwerk zur Berechnung des transienten thermischen Verhaltens der Dichtungsumgebung in den Berechnungsansatz integriert (s. Abbildung).

Während der Projektbearbeitung zeigten sich noch Defizite in der Kontaktberechnung von Z88, weshalb das entwickelte Simulationswerkzeug aktuell noch nicht funktionsfähig ist. Im Rahmen eines gemeinsamen Projektes mit den Entwicklern von Z88 am Lehrstuhl für Konstruktionslehre und CAD an der Universität Bayreuth soll der Kontaktalgorithmus daher für die Anwendung auf Radialwellendichtringe hin optimiert werden. Das gesamte "Framework" (GUI, Simulationsstrategien, Modellaufbau, Auswertung, Verknüpfung) wurde für das lizenzfreie Modell entworfen, so dass es nach der Erweiterung des Kontaktalgorithmus sofort einsatzbereit ist.

Um die experimentell ermittelten Simulationseingangsdaten für die untersuchten Materialkombinationen zu verifizieren wurde daher vorerst die kommerzielle Software Abaqus verwendet. Der Abgleich der Ergebnisse zeigt eine gute Übereinstimmung zwischen Simulation und Experiment.

Das IGF-Vorhaben IGF-Nr. 19376-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.