Aufrufe
vor 2 Jahren

antriebstechnik 4/2015

antriebstechnik 4/2015

KOMPONENTEN UND SOFTWARE

KOMPONENTEN UND SOFTWARE 02 Tieftemperaturversuch – Reibmoment und Öltemperatur 03 Vergleich der Reibmomente von Elastomer-RWDR und PTFE-Manschette schweren isolierten Schläuche Reibmomentmessungen ungenauer. Bild 02 zeigt den Reibmomentmessschrieb eines Tieftemperaturversuchs mit einer PTFE-Manschette. Dabei wurde das Öl gekühlt und anschließend die Kühlschläuche abgekuppelt. Mit dieser Versuchsvariante wird das Kaltstartverhalten von Dichtsystemen untersucht. Das Versuchsöl und die Dichtlippe erwärmen sich durch Reibung im Dichtkontakt und das Reibmoment sinkt. Der Prüfstand setzt durch das breite Drehzahlband und die variablen Ölsumpftemperaturen bei gleichzeitiger Reibmomentmessung Maßstäbe. Beim Betrieb von aerostatischen Lagern sind hohe Temperaturgradienten kritisch. Die engen Spalte, die das stabilisierende Luftpolster bilden, können sich aufgrund von Wärmedehnung schließen und das Lager klemmt. Durch den Aufbau und die externe Tem perierung ist das aerostatische Lager des Hochgeschwindigkeits-Universalprüstands bei extremen Temperaturen frei drehbar und somit auch das Reibmoment unverfälscht messbar. Reibmoment und Schädigung Nun erfolgt ein Vergleich eines Elastomer- Radialwellendichtrings (RWDR) aus Fluorkautschuk (FKM) mit einer PTFE-Manschettendichtung. Die Umfangsgeschwindigkeit wurde während der Versuche von 0,1 m/s bis auf 80 m/s gesteigert (119 bis 19 100 min -1 ; Wellendurchmesser von 80 mm). Die Temperatur im Ölsumpf lag bei 170 °C. Die Reibmomentmessschriebe beider Versuchsläufe sind in Bild 03 zu sehen. Während der ersten Stunde wird das Öl aufgeheizt. In dieser Phase nimmt das Reibmoment aufgrund der Erweichung der Dichtringwerkstoffe und der Verringerung der Ölviskosität ab. Bei den Versuchsbedingungen ist das Reibmoment der PTFE-Manschette niedriger als das des Elastomer-RWDR. Die Anpressung der PTFE-Lippe an die Welle bleibt jedoch auch bei hohen Temperaturen durch den Plastic-Memory-Effekt erhalten [3]. Die Anpressung des RWDR wird zusätzlich zum Elastomer durch eine Spiralfeder erzeugt, deren Anpresskraft sich bei hohen Temperaturen nahezu nicht verändert. Ab 20 m/s Umfangsgeschwindigkeit nimmt das Reibmoment für beide Dichtringe kaum mehr zu. Das Verhalten der Stagnation oder Abnahme des Reibmoments bei hohen Geschwindigkeiten wurde im IGF-Projekt „PTFE-Dichtungen“ [4] und zuvor von Bauer [5] und Hoffmann [6] beobachtet. Begründet wird das Verhalten u. a. durch die steigende Dichtspalttemperatur, die zu Erweichung des Lippenmaterials und geringerer Ölviskosität im Dichtspalt führt. Die visuelle Analyse nach den Versuchen zeigt eine starke thermische Schädigung des „Mit stetig steigenden Leistungen in der Antriebstechnik, steigen auch die Anforderungen an die eingesetzten Dichtsysteme“ Elastomer-RWDR mit partiellem Aufschmelzen des Werkstoffes (Bild 04). Die in Bild 05 gezeigte PTFE-Manschette verschleißt nur gering und ist weder thermisch noch chemisch geschädigt. Bei Elastomer-RWDR besteht die Gefahr, dass sie unter Grenzbedingungen aufgrund von Materialschädigung spontan ausfallen, da die Rückförderwirkung versagt. PTFE- Dichtungen hingegen haben einen kontinuierlichen, vorhersehbaren Verschleiß. Es kommt aufgrund der Materialeigenschaften auch bei extremen Temperaturen und Geschwindigkeiten nicht zu chemisch-thermischer Schädigung oder zu unvorhersehbaren Spontanausfällen. Elastomer-RWDR müssen auf ihre Eignung mit den jeweiligen Fluiden getestet werden. Dies ist besonders in Kombination mit modernen, hochadditivierten Ölen notwendig um chemische Inkompatibilität auszuschließen. Bei PTFE-Dichtungen kann dies aufgrund der Materialeigenschaften nahezu ausgeschlossen werden. Die Alternative Die Antriebstechnik sieht sich mit ständig steigenden Anforderungen an die eingesetz- 140 antriebstechnik 4/2015

OFTEN INVISIBLE ALWAYS ESSENTIAL Besuchen Sie uns auf der HANNOVER MESSE 2015 von 13.04. bis 17.04.2015 Halle 19, Stand A60 www.fst.com

Aktuelle Ausgabe

Aktuelle Ausgabe