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2023 | Buch

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Steuerbares Reibverhalten trockenlaufender Tribosysteme

verfasst von: Zhenwei Miao

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

Buchreihe : Mechanics and Adaptronics

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik"

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Über dieses Buch

Die vorliegende Arbeit untersucht einen neuen Freiheitsgrad zur Beeinflussung der Reibung, indem ein adaptiver Reibbelag entwickelt wird, dessen Reibung aktiv durch den Einsatz von den Piezoaktoren beeinflusst wird, und zwar primär durch Änderung bzw. Kombination verschiedener Materialpaarungen im Betrieb. Ein tribologisch gezielt beeinflussbares Reibsystem ermöglicht für einen breiteren Anwendungsbereich einen Betrieb mit geringer Reibleistung und geringem Verschleiß, indem die tribologischen Eigenschaften bzw. die Reibung bei Veränderungen der Betriebsbedingungen (z.B. Gleitgeschwindigkeit, Temperatur) durch eine Regelung angepasst werden. Bei trockenlaufenden Tribosystemen tritt für einige Reibmaterialien bei konstanter Normalkraft mit zunehmender Gleitgeschwindigkeit ein Abfall des Reibwertes auf. Dieser Abfall ist häufig unerwünscht, weil er beispielweise zu Reibschwingungen des Gesamtsystems oder zur Verringerung der Effektivität in Bremsen oder Kupplungen führen kann. Ein wesentliches Motiv dieses Vorhabens ist das Bestreben, den Reibwert des trockenlaufenden Reibbelages mit zunehmender Gleitgeschwindigkeit konstant zu halten oder ansteigen zu lassen, indem verschiedene unterschiedliche Reibmaterialien einzeln oder zusammen in Kontakt mit dem Gegenkörper gebracht werden. Reibbeläge mit adaptiven Komponenten, deren Eigenschaften gezielt verändert werden können, eröffnen ein breites Anwendungsspektrum in diversen Bereichen des Maschinenbaus.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Einleitung

Zusammenfassung

Ein neuer Freiheitsgrad zur Beeinflussung der Reibung würde sich ergeben, wenn die Materialeigenschaften von Grund- bzw. Gegenkörper im Betrieb aktiv verändert werden könnten. Die vorliegende Arbeit verfolgt diesen Ansatz. Durch die Kombination von Reibwerkstoffen mit unterschiedlicher Reibcharakteristik und die Integration energiewandelnder Werkstoffe (elektromechanisch), sogenannter Funktionswerkstoffe, wird ein trockenlaufendes System erzeugt, dessen Reibung im Betrieb aktiv gesteuert werden kann. Die Parallel- und die Reihenschaltung von Reib- und Funktionswerkstoffen bestimmen in diesem System den ganzen Auslegungsprozess. Die Dissertation verfolgt das Ziel, das Potenzial eines solchen Ansatzes und die dafür notwendigen Grundlagen zu erarbeiten.

Zhenwei Miao

Kapitel 2. Zielsetzung und Hypothesen

Zusammenfassung

Die Zielsetzung der Dissertation ist es, mithilfe adaptiver Reibbeläge, die durch integrierte, aktive Funktionswerkstoffe aktiviert werden, neuartige Reibsysteme bei trockenlaufenden Tribosystemen zu erzeugen, deren tribologische Eigenschaften bzw. Reibung durch die aktorische Zustellung von Reibwerkstoffen mit unterschiedlicher Reibcharakteristik gezielt beeinflusst werden können.

Zhenwei Miao

Kapitel 3. Stand der Forschung zu aktiv steuerbaren tribologischen Systemen

Zusammenfassung

Die Literaturrecherche liefert einen Überblick über den Stand des Wissens zum Themenbereich der Beeinflussung des tribologischen Verhaltens trockenlaufender Kontakte durch den Einsatz von Funktionswerkstoffen.

Zhenwei Miao

Kapitel 4. Grundlagen der Trockenreibung

Zusammenfassung

In diesem Kapitel erfolgt die Darstellung und Erläuterung grundlegender theoretischer Zusammenhänge des tribologischen Verhaltens trockenlaufender Kontakte. Unter Trockenreibung versteht man einen Bewegungswiderstand zwischen bewegten und ruhenden kontaktierenden Oberflächen, bei denen kein Schmierstoff verwendet wird.

Zhenwei Miao

Kapitel 5. Modelle für Reibschwingung in adaptiven Tribosystemen

Zusammenfassung

Reibschwingungen treten in vielen elasto-mechanischen Reibsystemen mit kleinem (z. B. Anfahren in Schlittenführungen) oder großem Reibkoeffizienten (z. B. Anhalten in Bremsen) auf. Grundsätzlich basiert die Entstehung von Reibschwingungen auf nichtkonservativen Lagekräften (auch Modenkopplung genannt), geometrischer Instabilität oder einem negativen Reibwertgradienten [123].

Zhenwei Miao

Kapitel 6. Einbeziehung von Nachgiebigkeit und Energiedissipation

Zusammenfassung

In diesem Kapitel wird das Modell für die Reibschwingung im adaptiven Tribosystem erweitertet. Dabei werden die Nachgiebigkeit des Tribosystems und das dynamische Reibmodell sowie die Energiedissipation während des Reibverlaufs berücksichtig.

Zhenwei Miao

Kapitel 7. Experimentelle Untersuchung

Zusammenfassung

Abb. 7.1 gibt einen Überblick über die experimentelle Untersuchung für das Reibverhalten des adaptiven Reibbelages im elastischen Tribosystem. Zunächst erfolgt eine Studie zu Reibmaterialien, um geeignete Materialien für den adaptiven Reibbelag auswählen zu können.

Zhenwei Miao

Kapitel 8. Zusammenfassung

Zusammenfassung

Die vorliegende Arbeit untersucht einen neuen Freiheitsgrad zur Beeinflussung der Reibung, indem ein adaptiver Reibbelag entwickelt wird, dessen Reibung durch den Einsatz von Piezoaktoren aktiv beeinflusst wird, und zwar primär durch Änderung bzw. Kombination verschiedener Materialpaarungen im Betrieb. Mithilfe des adaptiven Reibbelages werden die Reibschwingungen durch gezielte Beeinflussung des Reibkoeffizienten effektiv reduziert.

Zhenwei Miao

Backmatter

Titel: Steuerbares Reibverhalten trockenlaufender Tribosysteme
verfasst von: Zhenwei Miao
Verlag: Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN: 978-3-662-66628-9
Print ISBN: 978-3-662-66627-2
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-662-66628-9

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