Die vorliegende Arbeit soll einen Beitrag zur Steigerung der Leistungsdichte, Reduktion von Schallemission und kavitationsbedingter Materialerosion von hydrodynamischen Bremsen leisten. Basierend auf einer im praktischen Einsatz befindlichen Ausführung für Schienenfahrzeuge erfolgen theoretische, simulative als auch praktische Untersuchungen. Hinsichtlich Leistungsdichte werden die relevanten geometrischen Einflussgrößen der strömungsleitenden Bauteile analysiert. Durch Strömungssimulationen wird der Zusammenhang zwischen der Leistungsdichte und dem jeweiligen Untersuchungsparameter ermittelt. Neben dem globalen Maximum steht unter Berücksichtigung möglicher Fertigungstoleranzen die Robustheit im Fokus um eine geringe Kennlinienstreuung zu erreichen. Auf Basis dieser Ergebnisse erfolgt die Definition von Geometrien für Prototypen und deren Validierung durch Prüfstandsversuche. Aus der Gesamtheit dieser Untersuchungen erfolgt die Ableitung einer Methodik für Neu- als auch für Anpassungsauslegungen des Strömungskreislaufs. Aus akustischen Analysen von Bremsversuchen werden die für den Schalldruckpegel relevanten Geometriegrößen der hydrodynamischen Bremse identifiziert. Durch Kombination von theoretischen Überlegungen und Simulationsergebnissen wird eine Methodik entwickelt, welche die Geometrieauslegung zur Erzielung eines geringen Schalldruckpegels beschreibt. Ergebnisse dieser Analysen werden durch Prüfstandsversuche untersucht und validiert. Damit ist es innerhalb der theoretischen Entwicklungsphase möglich, die Geometrie des Strömungskreislaufs so zu definieren, dass sie zu niedriger akustischer Emission führt. Zur Verminderung von kavitationsbedingter Materialerosion wird ein simulativer Ansatz aufgezeigt. Ziel ist es, hierbei innerhalb kurzer Untersuchungszeit eine Abschätzung der relativen Kavitationsneigung unterschiedlicher geometrischer Ausführungen zu treffen. Eine Methode zur schnellen Lokalisierung von kavitationskritischen Geometrien unter realen Prüfstandsbedingungen wird entwickelt. Die Untersuchung der Kavitationsneigung von Prototypen und die Bewertung des Einflusses verschiedener Geometrieparameter auf die Kavitationsintensität werden mit dieser Methode durchgeführt. Kennfeldanalysen werden durchgeführt und kavitationskritische Betriebsbereiche werden aufgezeigt. Des Weiteren wird eine Methodik zur Prüfung und Bewertung der Kavitationsbeständigkeit von Werkstoffen und Beschichtungen im Modellversuch beschrieben. Aus der Reihe von untersuchten Materialien wird eine Übersicht erarbeitet und bietet dadurch eine Auswahlmöglichkeit für die Werkstoffdefinition künftiger oder änderungsbedürftiger hydrodynamischer Bremsen.


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    Titel :

    Entwicklungs- und Auslegungsmethodik für kavitationsbeanspruchte Dauerbremsen


    Beteiligte:
    Ritzel, Laszlo (Autor:in) / Augsburg, Klaus (Akademische:r Betreuer:in) / Kley, Markus (Akademische:r Betreuer:in) / Mandt, Dietmar (Akademische:r Betreuer:in) / Technische Universität Ilmenau (Grad-verleihende Institution)

    Erscheinungsdatum :

    2020


    Format / Umfang :

    XVI, 219 Seiten


    Anmerkungen:

    Diagramme, Illustrationen (teilweise farbig)


    Medientyp :

    Hochschulschrift


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch



    Klassifikation :