Experimental and simulative investigation of the cylinder block/valve plate contact in axial piston machines

• Experimentelle und simulative Untersuchung des Kolbentrommel/Steuerspiegelkontaktes in Axialkolbenmaschinen

Wegner, Stephan; Murrenhoff, Hubertus (Thesis advisor); Schmitz, Katharina (Thesis advisor)

Düren : Shaker Verlag (2021)
Buch, Doktorarbeit

In: Reihe Fluidtechnik. D 108
Seite(n)/Artikel-Nr.: 1 Online-Ressource : Illustrationen, Diagramme

Dissertation, RWTH Aachen University, 2020

Kurzfassung

Axialkolbenmaschinen sind vielfach eingesetzte Energiewandlungsmaschinen in der Hydraulik. Sie sind die Schnittstelle zwischen mechanischer Energie (Drehzahl, Drehmoment) und hydraulischer Energie (Druck, Volumenstrom) und werden häufig in Bereichen eingesetzt, in denen hohe Leistungen umgesetzt werden. Das Einsatzgebiet umfasst stationäre Anwendungen (z.B. Pressen, Sägewerke) als auch mobile Anwendungen (z.B. Arbeits- und Fahrhydraulik in Erdbewegungsmaschinen). Prinzipbedingte Kontakte zwischen sich relative bewegenden Komponenten definieren Randbedingungen im Hinblick auf Gestaltung, Materialauswahl, Einsatzgebiet, etc. Einer dieser Kontakte befindet sich zwischen Kolbentrommel und Steuerspiegel. Vereinfacht ist dies ein ringförmiger Kontakt unter rotatorischer Relativbewegung, der verschiedene Funktionen vereint. Die Arbeit beschreibt die analytische, experimentelle und simulative Untersuchung der beeinflussenden Bedingungen am Beispiel einer modifizierten 140 cm³ Axialkolbenpumpe mit Fokus auf dem Kolbentrommel-Steuerspiegelkontakt. Das Ergebnis ist der Vergleich der Untersuchungsmethoden, eine Darstellung der wesentlichen Einflussfaktoren, sowie eine Diskussion der Unterschiede und Abweichungen. Die Messung der Spalthöhe im Mikrometerbereich in Kombination mit der Verlagerung der Kolbentrommel und der Messung des Reibmomentes bei verschiedenen Betriebspunkten zeigt potentielle Hot-Spots und Punkte hohen Verschleißes im Kontakt. Die simulative Abbildung ermöglicht einen Blick in die definierenden Größen, deren Variation und mögliche Optimierungen. Mit dem Ergebnis dieser Arbeit können zielgerichtete Optimierungen, speziell im Hinblick auf Reibungsverluste und Materialauswahl, definiert werden.

Einrichtungen

• Lehrstuhl und Institut für fluidtechnische Antriebe und Systeme [412810]