Homogenisierung und numerische Implementierung der Reynolds-Gleichung für einen zweiseitig rauen Schmierspalt

In vielen technischen Systemen wird die Lagerung von Bauteilen durch hydrodynamische Gleitlager realisiert. Die Kraftübertragung erfolgt hierbei je nach Betriebszustand durch eine Kombination aus Festkörperkontakten und einem sich selbst ausbildenden, hydrodynamischen Druckfeld des Fluids. Die resultierende und für die Systemdynamik wichtige Reibkraft wird dabei normalerweise als sogenannte Stribeck-Kurve dargestellt. Als eine wichtige Einflussgröße auf die Kontaktkräfte bei geschmierten Kontakten hat sich mittlerweile die Oberflächenrauheit herausgestellt. So wurde in einer vorangegangenen Bachelorarbeit „Implementierung der homogenisierten Reynoldsgleichung für die Berechnung der Kontaktkräfte beim einseitig rauen Schmierspalt“ bereits der Einfluss der einseitigen Rauigkeit im Bereich reiner Flüssigkeitsreibung näher untersucht. ... mehr
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit soll die Modellierung nun auf zweiseitige Rauigkeit und schließlich die Berechnung einer Stribeck-Kurve erweitert werden. Daher ist insbesondere auch der Mischreibungsbereich von Interesse, wobei in einem ersten Modellierungsschritt der Einfluss der Kontaktkräfte auf die makroskopische Geometrie vernachlässigt werden kann. Herausforderungen hinsichtlich Numerik und Modellierung sollen herausgearbeitet und dokumentiert werden. Für die Erstellung der rauen Oberflächen und die Berechnung des Kontaktdruckes für den Festkörperkontakt werden MATLAB-Programme zur Verfügung gestellt.

In many technical systems, components are supported by hydrodynamic plain bearings. Depending on the operating condition, the force is transmitted by a combination of solid body contacts and a self-forming hydrodynamic pressure field of the fluid. The resulting friction force, which is important for the system dynamics, is usually represented as a so-called Stribeck curve. Surface roughness has now emerged as an important factor influencing the contact forces in lubricated contacts. Thus, in a previous bachelor thesis "Implementation of the homogenized Reynolds equation for the calculation of contact forces in the case of a one-sided rough lubrication gap", the influence of the one-sided roughness in the area of pure liquid friction was already was investigated in more detail. ... mehr
In the context of the present work, the modeling is now to be extended to two-sided roughness and finally the calculation of a Stribeck curve. Therefore, the mixed friction region is of particular interest, where in a first modeling step the influence of the contact forces on the macroscopic geometry can be neglected. Challenges regarding numerics and modeling will be worked out and documented. For the generation of the rough surfaces and the calculation of the contact pressure for the solid contact, MATLAB programs will be provided.