Adaptive Kontaktführung in einem automatisierten Tribometer

Untersuchungen zur Reibung reichen schon etliche Jahrhunderte zurück, dennoch ist dieses Phänomen nach wie vor nicht vollständig verstanden. Neben der Bestimmung von Reibwerten wächst das Interesse an Emissions- und Verschleißwerten von Materialpaarungen, und für die versuchsseitige Bestimmung der charakteristischen Werte einer Reibpaarung werden Tribometer eingesetzt. Der hohe Automatisierungsgrad des Automatisierten Universal Tribometers (AUT) ermöglicht eine effiziente und präzise Untersuchung großer Parameterräume und zusätzlich die gezielte Vermessung bei transienten Belastungen.

Für valide Emissions- und Verschleißmessungen ist eine repräsentative Kontaktsituation im Tribometer zum sonstigen Umfeld der Reibpaarung unabdingbar. Diese muss über alle Lastbereiche hinweg vergleichbar sein, um so in kurzer Zeit große Parametervariationen durchführen zu können, ohne dass für jede Belastung ein eigener Einlaufvorgang durchgeführt werden muss. Speziell der tangentialen Ausrichtung der Probe zur Scheibe kommt eine besondere Bedeutung zu, da hierdurch maßgeblich der Reibkontakt beeinflusst wird.

Ziel dieser Arbeit und Lösung des Problems ist eine adaptive Kontaktführung. Diese besteht zum einen aus einem Beobachtermodell für die auftretenden Winkel in der Kontaktfläche während der Kontaktzeit auf Basis der gemessenen Kräfte. Zum anderen besteht sie aus einer adaptiven mechatronischen Erweiterung der konventionellen Belastungseinheit, um den Probenwinkel beliebig zu verstellen. Dieser Aufbau bietet einen erheblichen Vorteil gegenüber konventionellen Stift-Scheibe-Aufbauten und ermöglicht auch instationäre Messungen mit gleichbleibender Kontaktsituation über wechselnde Belastungen hinweg.