| Titel | EHL simulation of radial shaft seals |
| Autor | Stefan Thielen, Balázs Magyar, Flavien Foko Foko, Bernd Sauer |
| Infos zum Autor | Dipl.-Ing. Stefan Thielen, Jun. Prof. Dr.-Ing. Balázs Magyar, Flavien Foko Foko, M.Sc., Prof. Dr.-Ing. Bernd Sauer Lehrstuhl für Maschinenelemente und Getriebetechnik (MEGT) TU Kaiserslautern Gottlieb-Daimler-Straße 67663 Kaiserslautern E-Mail: stefan.thielen@mv.uni-kl.de, magyar@mv.uni-kl.de, fokofoko@mv.uni-kl.de sauer@mv.uni-kl.de Lehrstuhlleitung: Prof. Dr.-Ing. B. Sauer Telefon: +49 (0) 631/205-3405 Telefax: +49 (0) 631/205-3716 |
| Inhalt | Zusammenfassung Radialwellendichtringe (RWDR) werden eingesetzt, um die Austrittsstelle einer Welle aus einem Gehäuse abzudichten. Ihre Dichtfähigkeit hängt vom gesamten Dichtsystem bestehend aus RWDR, der Wellenoberfläche im Kontakt mit der Dichtkante und dem abzudichtenden Schmierstoff ab. Der Schmierungszustand im Kontaktbereich hängt dabei von den Betriebsbedingungen ab (Relativgeschwindigkeit, Geschwindigkeits- und Drehrichtungswechsel). Um Reibung und Verschleiß zu reduzieren, kann die Wellenoberfläche gezielt strukturiert werden um die Schmierungsbedingen im Kontakt zu verbessern. Um den Effekt verschiedener gezielter Strukturierungen unter wechselnden Betriebsbedingungen zu bewerten sind experimentelle Untersuchungen unerlässlich, der Aufwand kann jedoch durch simulative Strukturvorauswahl reduziert werden. Außerdem erlaubt die Simulation die Bestimmung von Größen, die sich am realen Bauteil nur schwer gleichzeitig und ohne Beeinflussung der Betriebsbedingungen messen lassen (Kontaktdrücke, Schmierfilmhöhe, Temperaturen im Dichtkontakt). Am MEGT wird ein EHD Modell zur Simulation des Dichtkontakts entwickelt. Ziel ist die Untersuchung des Einflusses der Oberflächenmorphologie auf das Dichtsystem. In diesem Beitrag werden die EHD-Simulation und deren physikalische/mathematische Grundlagen und Methoden vorgestellt. Dabei wird auf die Besonderheiten der EHD Simulation bei RWDR eingegangen. Die Ergebnisse werden anhand verschiedener Betriebszustände eines RWDR vorgestellt (Drehzahlhochlauf, konstante Drehzahl, …). Abstract To seal the exit of a rotation shaft from a housing, radial shaft seals (RSS) are used. Their sealing capability depends on the whole sealing system consisting of RSS, the shaft surface and the lubricant/fluid to be sealed off. The lubrication conditions in the contact depend on the operation parameters (sliding speed, changes in velocity and rotational direction). In order to reduce friction and wear, the shaft surface can be structured to improve the lubrication conditions. To evaluate the effect of different structures under changing operation conditions, experiments are necessary, but the amount of experiments can be significantly reduced by simulative pre selection of structures. Simulation enables us to determine parameters which can only be simultaneously measured on RSS with a lot of effort (contact pressure, gap height, contact temperature). Since 2015, the MEGT develops an EHL simulation model of the sealing contact with the goal of investigating the influence of the surface morphology on the sealing system. In this report the simulation and its physical/mathematical foundations and methods will be presented and the peculiarities of the EHL simulation of radial shaft seals will be addressed. Results of different operational states of the RSS will be presented (constant conditions, shaft run up, …). |
| Datum | 2017 |
