Bewertung einer optischen Auswertungsmethode zur Bestimmung von Schmierfilmhöhen am EHD- Tribometer

Abstract

Ziel dieser Arbeit ist die Instandsetzung des Kugel-Scheiben-Tribometers TM 260.02. Somit soll es Studierenden, im Rahmen einer Praktikums- oder Projektarbeit, ermöglicht werden die Schmierfilmhöhe anhand von Interferenzbilder im elastohydrodynamischen Zustand zu untersuchen. Der Versuch am Tribometer wird bei Rollreibung zwischen Kugel und Scheibe durchgeführt. Die Drehzahl der Scheibe und die Anpresskraft, mit der die Kugel auf die Scheibe drückt, können am Tribometer eingestellt werden. Die farbigen Interferenzbilder am Kontaktpunkt werden nach dem Prinzip der Weißlichtinterferometrie erzeugt, die mithilfe einer Kamera am Tribometer aufgenommen werden. Anhand der Farbe im Interferenzbild wird die Schmierfilmhöhe mittels optischer Auswertungsmethoden bestimmt. Daneben besteht die Möglichkeit, die zentrale und minimale Schmierfilmhöhe für den Punktkontakt zu bestimmen. Anhand von Kennwerten der tribologischen Elemente des Tribometers werden verschiedenen Berechnungsmethoden angewendet. Auf der Grundlage der optischen und rechnerischen Auswertungsmethoden werden die Einflüsse verschiedener Schmieröle, Drehzahlen und Belastungen auf die Schmierfilmhöhe erläutert. Zum Abschluss der Arbeit wird eine mögliche Methode zur automatischen Auswertung der Schmierfilmhöhe präsentiert, die als Grundlage für weitere Arbeiten am Tribometer genutzt werden kann.

The aim of this work is to repair the ball disk tribometer TM 260.02 in order to give students the possibility to examine the lubricant film height by using interference patterns in the elastohydrodynamic state as in a practical or project work. The test on the tribometer is performed with rolling friction between the ball and the disc. The contact force with which the ball presses on the disc and the rotation speed of the disc can be adjusted on the tribometer. The colored interference images at the contact point are generated based on the principle of white light interferometry. They are recorded using a camera on the tribometer. The lubricant film height is defined by optical evaluation methods, depending on the color in the interference image. In addition, it is possible to theoretically determine the central and the minimum lubricant film height for point contact. This is done by means of various calculation methods, which are based on the characteristic values of the tribological elements. The influences of different lubricating oils, speeds and loads on the lubricant film height are shown by optical and computational evaluation methods. To finalize the work, a possible method for automatic evaluation of the lubricant film height is presented, which can be used as a basis for further work on the tribometer.