Tribologische Untersuchungen

Der Bereich Tribologie und Antriebstechnik TAT befasst sich schwerpunktmäßig mit der Tribologie von Maschinenelementen. Im Speziellen werden Verlust- bzw. Reibungsanalysen, sowie Verschleißuntersuchungen an Getrieben, Wälzlagern und im Bereich Verbrennungsmotoren durchgeführt.

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Reibungs- und Verschleißuntersuchungen an Verbrennungsmotoren

Im Rahmen eines Forschungsprojektes wird das Reibungs- und Verschleißverhalten des Kurbeltriebs, insbesondere der Kolbengruppe (Kolben mit Kolbenringen) auf der Zylinderlaufbahn untersucht.

Floating Liner Reibungsmessung

Zur Reibungsanalyse wird der AVL FRISC Motor, ein Einzylinder-Forschungsmotor nach dem Floating Liner Prinzip eingesetzt.
Dieser erlaubt die direkte Messung der Kolbengruppenreibung im gefeuerten Betrieb, wodurch detaillierte Aussagen über Reibungsvorgänge und Einflussfaktoren gemacht werden können.

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Kontinuierliche Verschleißmessung - RIC

Ergänzend kommt am Institut ein kontinuierliches Verschleißmesssystem RIC zum Einsatz. Die Methode erlaubt es den Verschleiß einzelner Komponenten während des Betriebs zu quantifizieren. Unter Anderem wird die Methode zur Charakterisierung des Verschleißverhaltens von Kompressionsringen von Verbrennungsmotoren eingesetzt. Das Messsystem ist jedoch auch auf andere, ölgeschmierte Tribosysteme,wie Getriebe, Lager und Kupplungssysteme, anwendbar. Im Zuge des Verfahrens werden die entsprechenden Maschinenkomponenten aktiviert, wodurch entstehende Verschleißpartikel durch Tracerisotope gekennzeichnet sind. Die Konzentration dieser Tracerisotope im Ölkreislauf wird gemessen und so auf den Verschleiß der jeweiligen Komponente geschlossen. 

Verschleißanalyse
REM Ringoberfläche
Konfokalmikroskopie Ringoberfläche
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Die Kombination dieser beiden High-Tech-Methoden soll die Bewertung von Motorölen, Additiven, Oberflächenbeschichtungen sowie Finishingvarianten im Verbrennungsmotor in Hinblick auf eine reibungs- und verschleißoptimierte Lösung ermöglichen, um zukünftige Motorkonzepte mit optimierter Reibung und entsprechender Verschleißbeständigkeit entwickeln zu können.

Simulation von Reibung und Verschleiß

Begleitend zur messtechnischen Analyse werden am Institut Reibungs- und Verschleißsimulationen auf Basis von MKS Modellen, mit der kommerziellen Software AVL Excite®, durchgeführt.
Die Verknüpfung von Simulation und Messung dient dabei zum besseren Verständnis tribologischer Vorgänge und messtechnischer Einflüsse. Das Institut bietet die Möglichkeit an einem hochkomplexen Simulationsmodell im Team Weiterentwicklungen in folgenden Bereichen durchzuführen:

  • Optimierung und Analyse von Reibungsanteile von Komponenten der Kolbengruppe
  • Analyse von Schmierregimen einzelner Komponenten und Definition von Optimierungspotentialen
  • Reibungs- und Verschleißverhalten bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen
  • Parametervariationen von Oberflächenrauigkeiten, Geometrien und Material- bzw. Schmierstoffeigenschaften

 

 

Simulationsmodell des AVL FRISC
Hydrodynamischer Kontaktdruck am Kolbenhemd
Dynamikanalyse
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Die kombinierte Analyse mit der, am Institut verfügbaren, hochentwickelten Reibungs- und Verschleißmesstechnik ist unabdingbar und dient dabei zur Validierung der verwendeten Simulationsmodelle und zur Absicherung der damit getroffenen Auswahl.


Kontakt
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Institut für Maschinenelemente und Entwicklungsmethodik

Inffeldgasse 21b/II
8010 Graz

Tel.: +43 316 873 7361 
Fax: +43 316 873 7370

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