De slijtage en de slijtagesnelheid van koppelingsmaterialen is onderzocht op volle schaal (SAE#II proefstand) en op kleine schaal (pin op schijf proef

Vergelijkbare documenten
Vakgroep Mechanische Constructie en Productie Voorzitter: Prof. Dr. Ir. Joris Degrieck

Nederlandse Samenvatting. Mechanica van de Humane Accommodatie en Presbyopie

Controle van rompbewegingen bij verstoringen tijdens het duwen van karren

Verslag: Case 1 Team: Hyperion

We hebben 3 verschillende soorten van wrijving, geef bij elk een voorbeeld: - Rollende wrijving: - Glijdende wrijving: - Luchtweerstand:

Simulink. Deel1. Figuur 1 Model van het zonnepaneel in Simulink.

DATASHEET KERAMISCHE GLIJLAGERS NEDERLANDS

Invloed van IT uitbesteding op bedrijfsvoering & IT aansluiting

Nederlandse samenvatting (Dutch Summary)

Materialen in de elektronica Verslag Practicum 1

Case Simulink EE4- Building a SSV - Team PM1 21 maart 2014

TENTAMEN DYNAMICA ( )

Samenvattig. Het effect van pre-cooling op koelefficiëntie en duursportprestaties

1 VRIJE TRILLINGEN 1.0 INLEIDING 1.1 HARMONISCHE OSCILLATOREN het massa-veersysteem. Hoofdstuk 1 - Vrije trillingen

VERGELIJKING TUSSEN POT- EN SFERISCHE OPLEGGINGEN

Aantal pagina's 10. Doorkiesnummer (088) Wrijvingscoëfficiënten van C-Fix-, basalt en betonzuilen


Hoe goed of slecht beleeft men de EOT-regeling? Hoe evolueert deze beleving in de eerste 30 maanden?

Opleiding ELEKTROMECHANICA optie Automatisatie LAB Labo Regeltechniek KLAS: 2AUa Academiejaar

Samenvatting. Gezond zijn of je gezond voelen: veranderingen in het oordeel van ouderen over de eigen gezondheid Samenvatting

SAMENVATTING WETENSCHAPPELIJK ONDERZOEK NAAR DE ONONDERBROKEN EN CONSTANTE DUURZAAMHEID VAN DERBIGUM -DAKBANEN. Projectnummer: N

Het integreren van ijsbergvariabiliteit in het klimaatsysteem met behulp van het iloveclim klimaatmodel

Universiteit Gent Faculteit Ingenieurswetenschappen. Vakgroep Mechanische Constructie en Productie Voorzitter: Prof. Dr. ir. J.

( ) ( ) Bij welke karakteristieke afschuifsnelheid zijn de weerstanden voor beide materialen gelijk: dan moet gelden:

Vergelijkende tests van Aluthermo OPTIMA vs glaswol in een gesimuleerde dakomgeving.

Rekenmachine met grafische display voor functies

Een meer gelijke verdeling van beroepsarbeid en beroepsinkomen tussen mannen en vrouwen in Vlaanderen, maar...

Bijlage 9 5. TESTEN VAN HET VOERTUIG OP DE TESTBAAN, DE WEG OF DE ROLLENBANK

Door een krachtafnemer aangedreven hydraulische systemen

Vergelijkende tests van Aluthermo Quattro vs glaswol in een gesimuleerde dakomgeving.

Ir. A.M. de Roo MBA RO Hoofd Adviesgroep Constructies ARCADIS Nederland BV

Exciting vibrations: usefull or annoying?

Vandaag. Uur 1: Differentiaalvergelijkingen Uur 2: Modellen

Vuistregels voor energie-efficiënte robotprogrammatie

NEDERLANDSE SAMENVATTING

XIII. Samenvatting. Samenvatting

Annemarie van Beek Milieu en Natuurplanbureau Jan Hooghwerff M+P raadgevende ingenieurs

Red cheeks, sweaty palms, and coy-smiles: The role of emotional and sociocognitive disturbances in child social anxiety M. Nikolić

Rem- en slipgedrag (2)

WMV bv. Lunac 2+ duplo NBD (2010) Kwalificatie Test. Mr. G. van der Sluis. Datum: September 26, 2011 Guus Coolegem, M.Sc.

Restlevensduur van PVC-U en PE leidingen. Workshop CAPWAT 24 maart 2011

POMPEN EN COMPRESSOREN

Interactive Physics 2004 Nieuwe eigenschappen*

Samenvatting. Over het gebruik van visuele informatie in het reiken bij baby s

TOEPASSINGSREGLEMENT VAN HET BENOR-MERK IN DE SECTOR VAN BEVESTIGINGSELEMENTEN VOOR STALEN VANGRAILS. Controlemodaliteiten toepasselijk op de

Fysica. Indien dezelfde kracht werkt op een voorwerp met massa m 1 + m 2, is de versnelling van dat voorwerp gelijk aan: <A> 18,0 m/s 2.

Gerolde tinbronzen glijlagers (type B09)

Kit code: KT XTI Configuratie: Kit inhoud: Geschikt voor:

Connecting the Coherent and Stochastic X-ray Variability of Accreting Millisecond Pulsars P.M. Bult

Vermoeiingsbeproeving

Nederlandse samenvatting. (summary in Dutch)

NEUROMUSCULAIRE ADAPTATIES TIJDENS LANGDURIGE BEDRUST

BEWAKING EN BESTURING. VOORDELEN VAN AANDRIJVINGEN MET VARIABELE FREQUENTIE (VFD's)

ONDERDELEN CUMMINS ORIGINELE ER IS EEN VERSCHIL. Niet Alle Onderdelen Zijn Op Dezelfde Wijze Gemaakt. Een Betere Garantie Die Met U Meereist.

Overgangsverschijnselen

: Gemiddelde jaarlijkse groei arbeidsvolume hoger in Vlaanderen en Wallonië dan in Brussel

Figuur 3 Totale druk bij aanvalshoek 4 Figuur 4 Totale druk bij aanvalshoek 4

GEBRUIKSAANWIJZING Wolff Vochtmeter V1-D4 #071053

Weerstand tegen strorning in de Gorai rivier

Three-Dimensional Visualization of Contact Networks in Granular Material C.E. Carpentier

Doelstelling en protocol

Analyse van twee meetsystemen voor de monitoring van de beweging van baby s.

XXX INTERNATIONALE NATUURKUNDE OLYMPIADE LEICESTER, GROOT BRITANNIË PRACTICUM-TOETS

Samenvatting. Analyses. Kostendekkende premie

jaar: 1990 nummer: 06


In het dagelijks leven kan het behoorlijk lastig zijn om goed te verstaan wat gezegd wordt. Dat komt onder meer doordat er vaak externe stoorzenders

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Biomedische Technologie, groep Cardiovasculaire Biomechanica

Flowlabpracticum - Lynn Verkroost, Nick Van Bossche en Michiel Haegeman

Samenvatting. Synchronisatie met fractal ritmes: Complexiteit matching bij statistische structuur

Extra oefeningen: Prijselasticiteit van de gevraagde hoeveelheid

Wrijvingsidentificatie van een 1-DOF systeem

Evolutie van het arbeidsongevallenrisico in de privésector in België tussen 1985 en 2013

Opbouw presentatie. 1. Historische ontwikkeling van de roeden. 2. Flensconstructie met voorspanbouten. 3. Mechanisch gedrag geboute verbinding

Case Simulink. Team PM 12: Joris Brankaer Arne Vanderlinden Jens Noë Carl Uydens Tom Vranckx Ben Eisenberg. 2e bac groep 11

WMV bv. Lunac 2+ duplo NBD (2010) Kwalificatie Test. Mr. G. van der Sluis

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Biomedische Technologie, groep Cardiovasculaire Biomechanica

Duurzaam rijden, samen met ECOdrive

Prevention of cognitive decline

Naam : F. Outloos Nummer : 1302

TRIBOLOGIE OLIE, SMERING & MOTOREN

Tribo Bronze. Brons met vaste smeerstoffen

Techno Fysica b.v. Platform tandwielen 1 oktober Welkom -

Lagertechnologie. H. Verbruggen - Machine-onderdelen - lagertechnologie G - 1

Infrarood thermografie voor kwaliteitscontrole van asfalt bij aanleg (Manon Casiez) Karolien Couscheir

WB Evolving Design Ontwikkeling Aandrijftechnologie Koppelingen en Transmissies

SAMENVATTING (DUTCH SUMMARY)

Hoofdstuk 7: METING VAN DE FREQUENTIE- NAUWKEURIGHEID

Vermoeiing getackeld met hulp van FEM

VI-D4 Beton Vochtmeter

Samenvatting. Samenvatting

LED drivers. Betrouwbaarheid, levensduur en omgevingsvariabelen. Tom van Rossum 2 december 2014

DIAMAGNETISCHE LEVITATIE MET BISMUTH.

FLEXIDAL RUBBER Bosstraat AALTER

Herkansing Inleiding Intelligente Data Analyse Datum: Tijd: , BBL 508 Dit is geen open boek tentamen.

de weerstandscoëfficiënt van de bochten is nagenoeg onafhankelijk van het slangtype.

Kit code: KT XTI Configuratie: Kit inhoud: Geschikt voor: T7.170_185_200_210_220_235_250_260_270 Tier 4A

Evolutie van de schadefrequentie in de BA motorrijtuigenverzekering

Extrapolatie van de waterstand in het Waddengebied

Hoofdstuk 3 - Transformaties

Transcriptie:

Samenvatting Oliegesmeerde lamellenkoppelingen vinden hun toepassing in automatische transmissies en in de aandrijflijn van voertuigen, waar zij verschillende functies kunnen vervullen. In dit werk wordt het wrijvings- en slijtage gedrag onderzocht van één bepaalde materiaalcombinatie van schakelkoppelingen, die zorgen voor het inschakelen van de correcte overbrengingsverhouding van automatische transmissie. Deze materialen zijn onderhevig aan verschillende falingsmechanismen, die in vier categorieën kunnen gegroepeerd worden: chemische aantasting, mechanisch bezwijken, thermische veroudering en degradatie van het wrijvingsgedrag. Het falen van de koppelingen kan door de gebruiker van het voertuig waarin de transmissie ingebouwd is, enkel worden waargenomen tijdens het schakelen. Tijdens het schakelen wordt het koppel van de motor immers volledig overgedragen worden door wrijving in de koppelingen. Trillingen die optreden in de koppelingen kunnen hierbij doorheen de aandrijflijn worden verdergezet en zullen zo voelbaar worden voor de gebruiker. Het schakelgedrag van de transmissie is dan ook één van de grote bekommernissen van de ontwerper van de transmissie. De ontwerper is natuurlijk ook bekommerd om de levensduur van de koppelingen. Zowel de graduele achteruitgang van het wrijvingsgedrag als de slijtage van de materialen van de koppelingen kunnen dominerend zijn voor de bepaling van de levensduur. Slijtage is niet te vermijden bij deze koppelingen, aangezien zij voornamelijk functioneren in grenssmering, waarbij de normaalbelasting op de oppervlakken overgebracht wordt door contact tussen de ruwheidspieken van de wrijvingsplaten (stalen lamellen bekleed met wrijvingsmateriaal) en separatorplaten (stalen lamellen). Oliegesmeerde koppelingen dienen in grenssmering te functioneren omdat de wrijving in grenssmering hoger is dan bij hydrodynamische- of gemengde smering. De doelstelling van dit werk is tweevoudig. Ten eerste zal onderzocht worden of het slijtage- en wrijvingsgedrag van materialen voor koppelingen kan gesimuleerd worden met een kleinschalige opstelling. Een tweede doelstelling is het onderzoek naar het optreden van trillingen in koppelingen en hoe ze kunnen vermeden worden. Voor deze beide doelstellingen zal gebruik gemaakt worden van één commercieel beschikbare materiaalcombinatie (separator platen, frictiemateriaal en olie). XIX

De slijtage en de slijtagesnelheid van koppelingsmaterialen is onderzocht op volle schaal (SAE#II proefstand) en op kleine schaal (pin op schijf proefstand). Bij de SAE#II test wordt de te testen koppeling gebruikt als rem om een vliegwiel te vertragen vanaf een vooraf ingestelde snelheid tot stilstand. Bij de pin op schijf proefstand wordt een deel van een wrijvingslamel tegen een roterende separatorplaat gedrukt en wordt de snelheid van de separatorplaat cyclisch gevarieerd. Bij de SAE#II testen werd aangetoond dat slijtage vooral optreedt tijdens het inlopen van de oppervlakken. Zowel de initiële ruwheid van de separatorplaten als hun maximum temperatuur tijdens de test hebben een belangrijke invloed op de slijtage van het wrijvingsmateriaal. Voor de pin op schijf proefstand werd een constante slijtagesnelheid waargenomen. Er werd een goede correlatie gevonden tussen de initiële ruwheid van de separatorplaat en de gemeten slijtagesnelheid. Niettemin lag de waargenomen slijtagesnelheid bij deze kleinschalige testen een orde van grootte lager dan de slijtagesnelheid gemeten bij de grootschalige SAE#II proeven. Voor beide testen evolueert de ruwheid van de separatorplaat naar een stabiele waarde. Tijdens de SAE#II testen zakt de ruwheid van een hoge initiële waarde (sommige gemeten waarden bedroegen tot R a =0.6µm) naar ongeveer R a =0.09µm. De ruwheidswaarde gedurende de pin op schijf proeven evolueerde naar R a =0.12µm: zones op de separatorplaat met een hoge ruwheid vertoonden een afname, terwijl zones met een lage ruwheid een toename vertoonden. In tegenspraak met de in de literatuur beschikbare gegevens werd echter voor de hoge ruwheidswaarden van sommige separatorplaten bij de SAE#II testen geen catastrofale slijtage vastgesteld. Voor de pin op schijf testopstelling werd vastgesteld dat de verdeling van de slijtage over het monster van de wrijvingsplaat te wijten is aan de initiële dikteverschillen van dit monster. Zones van het wrijvingsmonster met de grootste initiële dikte vertoonden de hoogste slijtage. De productiewijze van de wrijvingsmonsters (het groevenpatroon had een oriëntatie van ofwel 0 ofwel 45 t.o.v. de wrijvingsrichting) had geen invloed op de slijtagesnelheid. Gebruikmakend van de pin op schijf opstelling werd een verkennend onderzoek van de parameterinvloeden voor de slijtagesnelheid uitgevoerd. Een verhoging van de contactdruk had een verhoging van de slijtagesnelheid tot gevolg, alhoewel de oliedegradatie bij deze proef een storende invloed was. Een verhoging van de hardheid van de separatorplaat leidde tot een verhoging van de slijtagesnelheid, terwijl een (matige) degradatie van het frictiemateriaal geen invloed had op de slijtagesnelheid. XX

Tevens werd een vergelijking gemaakt van de wrijvingskarakteristieken opgemeten op de kleinschalige- en de grootschalige opstelling. Voor beide opstellingen werd een stijging van de wrijvingscoëfficiënt vastgesteld gedurende de inloopperiode. Na deze inloopperiode verminderde de wrijvingscoëfficiënt lichtjes in functie van de tijd bij de SAE#II testen, terwijl hij bij de pin op schijf testen constant bleef gedurende het verdere verloop van de test. Bij beide opstellingen werd vastgesteld dat de wrijving afneemt bij toenemende relatieve snelheid. Bij de SAE#II testen kan dit echter ook het gevolg zijn van het feit dat wanneer tijdens een ingrijpingscyclus de relatieve snelheid daalt, de temperatuur en de contactdruk stijgen. De pin op schijf testen toonden aan dat ook wanneer de temperatuur en de contactdruk constant zijn, de wrijvingscoëfficiënt afneemt bij toenemende relatieve snelheid. Bij de pin op schijf testen werd vastgesteld dat een verhoging van de contactdruk een verlaging van de wrijvingscoëfficiënt tot gevolg heeft. De wrijvingscoëfficiënt werd echter niet beïnvloed door de hardheid en de ruwheid van de separatorplaat. Thermische degradatie van het wrijvingsmateriaal had eveneens geen invloed op de wrijvingscoëfficiënt. Wanneer een vergelijking gemaakt wordt van het vastgestelde wrijvings- en slijtagegedrag, wordt duidelijk dat kleinschalige testen onvoldoende accuraat zijn om gebruikt te kunnen worden als simulatie voor de levensduur van materialen voor koppelingen. Er werd vooral een verschillende evolutie van wrijving en de slijtage in functie van de duur van de test vastgesteld op de beide testopstellingen. Tevens werd er een verschillend trillingsgedrag waargenomen op de beide testopstellingen. Bij alle grootschalige SAE#II testen werden koppeltrillingen waargenomen. Eén van de testen werd vroegtijdig gestopt omwille van de intensiteit van de optredende trillingen. Bij geen enkele van de pin op schijf testen werden trillingen vastgesteld. In de literatuur worden voor deze koppeltrillingen twee verschillende mechanismen gesuggereerd, namelijk stickslip en oscillerend glijden. Stickslip wordt veroorzaakt door een verschil tussen de dynamische en de statische wrijvingscoëfficiënt, terwijl oscillerend glijden veroorzaakt wordt door een negatieve helling van de curve van wrijvingscoëfficiënt t.o.v. relatieve snelheid. Voor deze beide mechanismen is bekend dat het optreden van trillingen zowel door de mechanische parameters (vooral demping en stijfheid) als door het wrijvingsgedrag beïnvloed wordt. Niettemin is er naar de invloed van de mechanische parameters op het optreden van trillingen bij oliegesmeerde koppelingen nog maar zeer weinig onderzoek verricht. Daarenboven is in dit onderzoek gebruik gemaakt van zeer eenvoudige wrijvingsmodellen. XXI

Het optreden van trillingen werd daarom verder onderzocht op een tweede kleinschalige testopstelling die toeliet om de mechanische parameters te variëren. Er werd vastgesteld dat de optredende trillingen veroorzaakt werden door oscillerende glijding, waarbij de relatieve snelheid momentaan nul wordt, zonder dat daaruit een stickepisode ontstaat. De invloed van de opgelegde snelheid op het optreden van trillingen ondersteunt dit. Trillingen verdwijnen voor lage opgelegde snelheid, terwijl algemeen bekend is dat het verlagen van de opgelegde snelheid stickslip gedrag enkel versterkt. De opgelegde snelheid heeft tevens geen invloed op de frequentie van de vastgestelde trillingen. De frequentie komt overeen met de natuurlijke frequentie van het mechanische systeem. Wat de invloed van de mechanische parameters op het optreden van trillingen betreft, werd vastgesteld dat het verhogen van de demping van de testopstelling ervoor zorgt dat trillingen verdwijnen. De invloed van de normaalbelasting is minder duidelijk, maar als een invloed kon worden vastgesteld, kon er tevens een verband met de vorm van µ(v disk ) worden vastgesteld. Het verhogen van de stijfheid leidde tot een afname van trillingen, zonder dat er een verband met µ(v disk ) kon worden vastgesteld. Als laatste werd het verband tussen de olietemperatuur en het optreden van trillingen onderzocht. Bij verhoogde olietemperatuur werd de amplitude van de trillingen gereduceerd. Dit was gekoppeld aan een verschuiving van de µ(v disk ) curve naar hogere opgelegde snelheden, wat met de verwachting van de Stribeck curve overeenkomt. Deze resultaten ondersteunen de hypothese dat het optreden van koppeltrillingen beïnvloed wordt door de mechanische parameters (vooral demping en stijfheid) van de testopstelling. Zij hebben tevens een aantal implicaties wat betreft de wijze waarop de wrijvingskracht dient te worden gemodelleerd om oscillerend glijden te kunnen voorspellen. Een lineair verband van µ(v rel ) zou inhouden dat de oscillatieamplitude exponentieel toeneemt met de tijd, als de helling van µ(v rel ) voldoende negatief is. Er werd aangetoond dat dit voor een voldoend grote oscillatieamplitude (v rel,min =0) een tekenomkering van de wrijvingskracht zou inhouden. Hierdoor kan de oscillatieamplitude niet verder groeien en ontstaat er een stabiele limietcyclus met v rel,min =0. Dit gaat echter in tegen de experimentele resultaten. Er werden immers ook oscillaties vastgesteld met een amplitude waarbij v rel,min >0. Een niet lineair wrijvingsmodel zou stabiele oscillaties kunnen veroorzaken met v rel,min >0. Eenmaal de oscillatieamplitude voldoende groot is, kunnen de nietlineaire termen van µ(v rel ) de verdere toename van de oscillatieamplitude verhinderen, waardoor een stabiele limietcyclus ontstaat. De helling van µ(v rel ) rond v rel =v disk moet echter voldoende negatief zijn opdat oscillaties zouden kunnen ontstaan. De experimentele resultaten tonen echter aan dat dit niet voor alle XXII

waarden van de opgelegde snelheid het geval is, terwijl toch oscillaties konden worden waargenomen. Daarom moet er een dynamisch element toegevoegd worden aan de niet-lineaire relatie µ(v rel ). Dit dynamisch element is noodzakelijk om oscillaties te veroorzaken wanneer de helling van µ(v rel ) onvoldoende negatief is. Gebaseerd op experimentele resultaten werd een dynamisch element voorgesteld. De overeenkomst tussen het voorgestelde wrijvingsmodel en de experimentele resultaten is echter onvoldoende nauwkeurig. Dit maakt echter niet per se het voorgestelde model ongeldig, omdat voor het bepalen van de modelparameters gebruik werd gemaakt van een asymptotische methode om een benaderende oplossing van de niet-lineaire differentiaalvergelijking (dynamisch wrijvingsmodel gecombineerd met het mechanische model van de proefstand) te bekomen. Verder onderzoek naar het tribologische gedrag van materialen voor oliegesmeerde lamellenkoppelingen is nog steeds noodzakelijk. Ten eerste is nog onduidelijk welke fysische mechanismen ten grondslag liggen aan het waargenomen wrijvingsen slijtagegedrag. Verder onderzoek van het slijtagemechanisme zou het waargenomen verschil in slijtagesnelheid tussen de pin op schijf en de SAE#II testopstelling kunnen verklaren. Dit zou een bijdrage kunnen leveren aan het verlagen van de slijtagesnelheid van de wrijvingmaterialen voor oliegesmeerde koppelingen. Ten tweede dienen in verder onderzoek een aantal extra parameters te worden betrokken. De invloed van variaties van de contactdruk en de relatieve snelheid op het optreden van koppeltrillingen zou nog verder onderzocht moeten worden. Tevens werd een invloed vastgesteld van de olietemperatuur op de waargenomen oscillaties. Het staat vast dat de viscositeit hierin een belangrijke bijdrage levert, maar ook de activatie van de verschillende olieadditieven zou hierin een rol kunnen vervullen. Ten derde bestaan er tot dusver slechts zeer algemene ontwerpregels voor oliegesmeerde lamellenkoppelingen. Verder onderzoek zou zich dus ook moeten toespitsen op het vertalen van de bestaande kennis van het tribologisch gedrag van wrijvingsmaterialen naar de toepassing in koppelingen. XXIII