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Erhardt, Tim;
Konstruktion und experimentelle Untersuchung einer alternativen Ventilbauart für den Einsatz in PKW-Kältemittelverdichtern. - Ilmenau. - 124 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Die Optimierung des Wirkungsgrades von Kälteanlagen in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen erlangt durch die geringe Reichweite mit einer Batterieladung starke Relevanz, da die Kälteanlage einen beträchtlichen Beitrag zum Energieverbrauch des gesamten Fahrzeuges beiträgt. Ein Ansatz zur Wirkungsgradverbesserung der PKW-Kälteanlage ist die Optimierung des Kältemittelverdichters. Die Ventile innerhalb des Kältemittelverdichters sind maßgebend für dessen Verhalten. Aktuelle Ventilbauarten neigen während der Öffnungs- und Schließphase zum Schwingen. Dieses Phänomen wird als Ventilflattern bezeichnet und sorgt aufgrund größerer Leckageströme des Kältemittels zu Liefergradeinbußen. Eine Schwingungsminimierung trägt daher zur Steigerung des Wirkungsgrades bei. Die Schwingungsminimierung soll durch eine alternative Ventilbauart in Form von zwei geschichteten Lamellen erfolgen. Aufgrund der Interaktion der beiden Bauteile soll die Schwingungsenergie stärker als bei der konventionellen Bauart mit einer einzelnen Lamelle dissipiert werden. Zur Auslegung der alternativen Ventilbauart wird die Basic Valve Theory angewendet. Dabei werden die Federraten und Massen der beiden Lamellen auf Basis einer Parallelschaltung von Federn zusammengefasst. Die Voraussetzung für diese Vereinfachung ist eine signifikant steifere und leichtere Lamelle an der Hubfängerseite. In Form von Druckstoßversuchen an einem Prüfstand wird das dynamische Verhalten der alternativen Ventilbauart mit dem des Referenzventils verglichen. Hierbei ist unter den am Prüfstand eingebrachten dynamischen Lastzuständen ein schnelleres Abklingen der Schwingungen feststellbar. Neben den mechanischen Kenngrößen der Lamellen wie Federrate und Masse beeinflusst die Geometrie der Bauteile aufgrund von strömungsmechanischen Effekten ebenfalls das Ausschwingverhalten. Am Prüfstand werden unterschiedliche Konfigurationen hinsichtlich mechanischer und strömungsmechanischer Gesichtspunkte erprobt. Basierend auf den Ergebnissen der Messreihen wird eine präferierte Kombination ausgewählt, die hinsichtlich der gesetzten Zielstellung das beste Verhalten zeigt und im realen Kältemittelverdichter erprobt werden kann.



Seifert, Philipp;
Theoretische Auslegung von Unwuchtmotoren zur Erzeugung einer gewollten Vibration - Abgleich mit der Praxis und Erarbeitung von Auslegungskriterien. - Ilmenau. - 104 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Diese Bachelorarbeit untersucht das Verhalten von vibrationserzeugenden Elektromotoren mit Unwucht. Mathematische Ersatzmodelle mit steigender Anzahl an Parametern und Freiheitsgraden sollen das statische und dynamische Verhalten beschreiben. Ein Abgleich der Modelle mit experimentellen Versuchen hilft bei der Parametrierung und der Festlegung der Modelldetailtiefe. Ergebnisse aus Probandenbefragungen werden mit objektiven Messungen untersucht. Veränderungen der Geometrie, Werkstoffauswahl und Ansteuerung der Vibrationselemente werden mittels Kraft- und Beschleunigungssensoren auf physikalische Größen abgebildet und mit den subjektiven Befragungen verglichen. Aus den Ergebnissen der subjektiven und objektiven Untersuchungen ergeben sich mögliche Optimierungsansätze der Vibrationselemente und Richtlinien für die Auslegung und Integration.



Schlüter, Thomas;
Untersuchungen zu Reibung in Gelenkwellen mit variabler Länge. - Ilmenau. - 111 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Diese Masterarbeit beinhaltet die Untersuchung von Einflussgrößen auf das Reibungs- und Verschleißverhalten einer Stahl/ Kunststoff- Gleitpaarung in Längenausgleichen von Kardan-Gelenkwellen. Mit Hilfe von beanspruchungsähnlichen Modellversuchen werden verschiedene Einflussgrößen variiert. Aufbauend darauf werden Möglichkeiten zur Minimierung von Reibung und Verschleiß diskutiert.



Geinitz, Veronika; Kletzin, Ulf
Heat treatment of cold formed springs made from oil hardened and tempered spring steel wire. - In: Materials science forum, ISSN 1662-9752, Bd. 892 (2017), S. 16-20

https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.892.16
Seifert, Paul;
Verbesserung des Relaxations- und Kriechverhaltens von Fahrzeugtragfedern durch Verwendung höchstfester Federstähle und Variation des Vorsetzprozesses. - Ilmenau. - 100 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Zur Verbesserung von Fahrkomfort und -sicherheit werden federnde Elemente, u.a. Fahrwerksfedern, im Automobilbau eingesetzt. Diese Bauelemente werden vorwiegend zyklisch auf Torsion beansprucht. Als Auslegungsgrenzen für Fahrwerksfedern gelten ihre Lebensdauer und die Setzfestigkeit. Eine gute Setzfestigkeit bedeutet ein günstiges Kriech- und Relaxationsverhalten. Für dieses wird ein möglichst geringer Kraft- bzw. Längenverlust der Feder bei hohen statischen Belastungen über einen längeren Zeitraum angestrebt. Durch Vorsetzprozesse während der Federfertigung wird ein günstiger Eigenspannungszustand im Material erzeugt und somit die Setzfestigkeit gesteigert. Ziel dieser Arbeit ist es in Kooperation mit der Mubea Fahrwerksfedern GmbH das Kriech- und Relaxationsverhalten von Fahrwerksfedern durch Variation des Vorsetzprozesses und des Ausgangsmaterials zu verbessern. Um das Materialverhalten der Stähle während der verschiedenen Vorsetzprozesse zu analysieren und die zur Auslegung der Vorsetzprozesse nötigen Materialkennwerte zu ermitteln, wurden Torsionsversuche am Federstahldraht durchgeführt. Es wurden das Einfach- und Mehrfachsetzen bei Raumtemperatur sowie das Einfachsetzen bei 350 ˚C von Federn aus hochfesten Stählen mit unterschiedlicher gradierter und homogener Festigkeit untersucht. Die Vorsetzprozesse wurden für eine ausgewählte Federgeometrie so ausgelegt, dass der gleiche Plastizierungsgrad für alle Material-Prozess-Kombinationen eingestellt wurde. Um den Einfluss der unterschiedlichen Vorsetzprozesse auf die unterschiedlichen Federstähle zu untersuchen, wurden Härte- und Eigenspannungstiefenprofile nach dem Vorsetzen aufgenommen. An den vorgesetzten Federn wurden anschließend Relaxations- und Kriech-versuche durchgeführt, um die Auswirkungen der Vorsetzprozesse zu bewer-ten. Die Untersuchungen ergaben, dass bei Raumtemperatur ein mehrfaches Vorsetzen im Vergleich zu einem einfachen Vorsetzen die Druckeigenspannun-gen und die Randhärte steigert. Wurde das Einfachsetzen unter erhöhter Temperatur durchgeführt, konnte eine ähnliche Steigerung von Druckeigenspannungen und Randhärte festgestellt werden. Durch Variation des Federmaterials zeigte sich, dass Stähle mit hoher Randfestigkeit nach dem Vorsetzen geringere Relaxations- und Kriechverluste als Materialien mit geringerer Randfestigkeit aufweisen.



Ulzhöfer, Simon;
Formänderung und Verzugskorrektur von gebogenen und vergüteten Stabilisatoren-Rohren. - Ilmenau. - XV, 122 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Die vorliegende Master-Arbeit behandelt den Richtprozess von Stabilisatoren während ihrer Fertigung. Allgemein ist Richten ein gängiger, gerne unterschätzter Arbeitsschritt bei wärmebehandelten Bauteilen. Diese unterliegen meist einer nicht vermeidbaren Formänderung, dem sogenannten Verzug, und können dementsprechende Abweichungen von ihrer Sollgeometrie aufweisen. Oftmals ist eine Verbesserung des Wärmebehandlungsprozesses gar nicht oder nur unter sehr hohem, unverhältnismäßigem Aufwand möglich. Die Formkorrektur mittels Biegerichten ist daher in der industriellen Fertigung ein häufig nicht zu umgehender, entscheidender Arbeitsschritt um keinen unnötigen Ausschuss zu generieren. Es wird zunächst der relevante Stand der Technik ausgearbeitet und das Literaturangebot im Bereich Richten zusammengefasst. Der Status Quo des Richtens von Stabilisatoren wird an zwei Produktionsstandorten aufgenommen und analysiert. Anhand von durchgeführten FEM-Berechnungen und experimentellen Dreipunktbiegeversuchen wird der Fragestellung nachgegangen, was eine Richtoperation im rohrförmigen Querschnitt für Eigenspannungsverhältnisse hervorruft. Hierbei werden verschiedene Parameter des Versuchsaufbaus variiert und es wird mit verschiedenen Rohrabmessungen gearbeitet. Die Schwingfestigkeit gerichteter Rohlinge wird in Betriebsfestigkeitsversuchen untersucht. Hierzu werden gezielt Prüflinge mit extremem Verzugsbild und hohem Richtaufwand gewählt um einen möglichst negativen Anwendungsfall nachzustellen. Dabei können Auswirkungen auf die Bauteillebensdauer und den Versagensort festgehalten werden. Die Anwendung eines Körperschall-Risserkennungssystems wird zudem erprobt und hinsichtlich ihrer Verlässlichkeit und Relevanz beurteilt. Die gesammelten Erkenntnisse werden abschließend miteinander in Zusammenhang gebracht und hieraus Empfehlungen für die zukünftige Vorgehensweise beim Richten von Stabilisatoren abgeleitet.



Birkefeld, Phillip;
Entwicklung, Aufbau und Untersuchung von Feder-Dämpfer-Bausteinen unter Ausnutzung der viskoelastischen Materialeigenschaften von Borsilikonkitt. - Ilmenau. - 64 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

In der vorliegenden Arbeit steht die Entwicklung, Konstruktion und geschwindigkeitsabhängige Untersuchung eines Dämpfers mit dem viskoelastischen Dämpfungsmedium Borsilikonkitt im Vordergrund. Hierzu werden vom Stand der Technik ausgehend, die in der Industrie genutzten und patentierten Dämpfer mit viskoelastischen Materialen vorgestellt. Darüber hinaus werden die für die Konstruktion und experimentelle Untersuchung wichtigen rheologische Grundbeziehungen dargestellt und ein beschreibendes Materialmodell ausgewählt. Auf Grundlage dieses Modells werden für die zu untersuchenden Feder-Dämpfer-Schaltungen geschwindigkeitsabhängige Differentialgleichungen und deren Lösungen für den Kraftverlauf hergeleitet und anschließend mit den experimentell ermittelten Verlaufen verglichen sowie mögliche Fehlerquellen kurz untersucht. Abschließend wird ein Resümee gezogen und ein Ausblick für eventuell zukünftige Verwendungen gegeben.



Reich, René;
Möglichkeiten und Grenzen bei der Auslegung von Schraubendruckfedern auf Basis von Umlaufbiegeprüfungen. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2016. - 1 Online-Ressource (XXII, 179 Seiten). - (Berichte aus dem Institut für Maschinen- und Gerätekonstruktion (IMGK) ; 26)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2016

Im Rahmen dieser Arbeit wird die Fragestellung bearbeitet, inwiefern zeit- und kostenintensive Dauerschwingversuche am Bauteil Schraubendruckfeder durch zeit- und kostengünstigere dynamische Versuche am Federausgangsmaterial Draht in Form von Umlaufbiegeprüfungen substituiert werden können. In diesem Zusammenhang werden Methoden zur Übertragung von Biegewechselfestigkeitswerten des Drahtes auf Torsionsschwellfestigkeitswerte des zur Schraubendruckfeder gewundenen Drahtes gesucht und hinsichtlich ihrer Ergebnisqualität diskutiert. Um eine entsprechende Datenbasis für die Entwicklung von Methoden zur Übertragung zu generieren, werden dynamische Versuche an präparierten ölschlussvergüteten Drähten in Form von Umlaufbiegeprüfungen, Torsionswechselprüfungen und Torsionsschwellprüfungen sowie Dauerschwingversuche an aus diesen Drähten hergestellten Schraubendruckfedern durchgeführt. Ergänzt werden diese dynamischen Versuche durch Härtemessungen, Eigenspannungsmessungen und Bruchanalysen an gebrochenen Proben und Bauteilen. Als Ergebnis dieser Arbeit werden auf Basis der durchgeführten Untersuchungen Methoden zur Übertragung von zulässigen Spannungsamplituden und bruchmechanischen Kennwerten aus Umlaufbiegeprüfungen auf Schraubendruckfedern abgeleitet. Die abgeleiteten Methoden beinhalten eine Übertragung der Kennwerte aus Umlaufbiegeprüfung auf wechselnde Torsion, die Übertragung von wechselnder Torsion auf schwellende Torsion sowie die Übertragung von Kennwerten des Drahtes auf die der Schraubendruckfedern. Die aus Umlaufbiegeprüfungen an Drähten berechneten zulässigen Spannungsamplituden liegen im Schwingspielzahlbereich zwischen 106 und 107 zwischen 85 und 97% der direkt durch Dauerschwingversuche an kugelgestrahlten Schraubendruckfedern abgeprüften zulässigen Spannungsamplituden. Ähnliche Genauigkeiten wurden auch für kugelgestrahlte Federn aus patentiert gezogenem Draht festgestellt. Darüber hinaus werden unter Verwendung statistischer Methoden und Rechenansätze zur Bestimmung des hochbelasteten Werkstoffvolumens Zusammenhänge abgeleitet, mit deren Hilfe auslegungsrelevante Einschlussgrößen der jeweiligen Schraubendruckfeder ermittelt werden können. Zusätzlich werden Rechenansätze entwickelt, mit deren Hilfe auf der Seite der zulässigen Spannungen eine Berücksichtigung der verschiedenen Größeneinflüsse bei geometrisch unterschiedlichen Schraubendruckfedern erfolgen kann.



https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00029445
Thiel, Michael;
Experimentelle Untersuchungen des Fluideinflusses auf das Verhalten von Ventilfedern in Common-Rail-Pumpen für PKW. - 124 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Die in einer Common-Rail Hochdruckpumpe arbeitenden Schraubendruckfedern sind umgeben von Fluid. Der dämpfende Flüssigkeitseinfluss wirkt sich vor allem auf das dynamische Verhalten der Federn in Form von Eigenfrequenzverschiebungen und Beeinflussungen der vorliegenden Spannungen im Resonanzfall aus. Aufgrund der schweren Zugänglichkeit sowie des Hochdruckes können Simulationen jedoch kaum experimentell abgeglichen werden. Deswegen wird zur Auslegung dieser Federn bis heute die dämpfende Eigenschaft der umgebenden Flüssigkeit nicht mit berücksichtigt. Aus dem Aspekt der immer höher werdenden Leistungsanforderungen für moderne Verbrennungsmotoren entsteht die Notwendigkeit, ein besseres Verständnis in diesem Bereich zu erlangen. Deswegen stellt sich die Robert Bosch GmbH die Aufgabe, den Flüssigkeitseinfluss auf das Schwingverhalten von Schraubendruckfedern näher zu untersuchen. In der vorliegenden Arbeit wurde ein Prüfstand entwickelt, mit welchem die vorhandene Spannung einer dynamisch beanspruchten Schraubendruckfeder unter Fluideinfluss optisch ermittelt werden kann. Dieses Vorgehen wird vor allem dann notwendig, wenn andere Verfahren, wie z.B. die Nutzung von Dehnmessstreifen zur Spannungsermittlung, aufgrund des geringen Drahtdurchmessers nicht genutzt werden können. Für dieses Vorhaben wurden Sichtfenster in eine CP4 Hochdruckpumpe integriert und das dynamische Verhalten der Federn mit Hilfe einer Hochgeschwindigkeitskamera visualisiert. Nachfolgend konnten die Anregungsprofile sowie die vorhanden Spannungen der Federn ermittelt werden. Erstere wurden anschließend verwendet, um die Leistungsdaten für einen zu entwickelnden Prüfstand festzulegen. Mit ihm sollen, wenn möglich, Simulationsabgleiche durchgeführt sowie die ermittelten Anregungen nachgeahmt werden, um den Aufwand für neu zu untersuchende Federn so gering wie möglich zu halten. Mit Hilfe eines Voice-Coil Aktors konnte die Funktionalität der entwickelten Baugruppe bestätigt werden. Des Weiteren war es durch die konstruktiven Maßnahmen möglich, eine aus der Hochdruckpumpe extrahierte Anregungskurve in ihrer Grundgestalt nachzubilden. Die notwendigen Beschleunigungen wurden unter anderem aufgrund zusätzlicher und unplanmäßiger Flanschmassen nicht erreicht. Durch geringfügige Anpassungen der Vorrichtung können höhere Beschleunigungen erzielt werden. Die notwendigen Maßnahmen zur Flüssigkeitsfüllung der Prüfvorrichtung wurden auf Konzeptbasis dargestellt.



Reinwald, Max;
Untersuchung an neuartigen Werkstoffen für Faserverbund-Bauteile. - 150 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Der Inhalt dieser Arbeit befasst sich mit der Untersuchung und Eignung von neuartigen Faserarten für Faserverbundbauteile. Im Fokus steht dabei ein Laminat, welches sich aus Innegra S-Fasern (Markteinführung: 2007) und einem Epoxid-Harz (Epikote RIMR˜425 / Epikure RIMH˜434) zusammensetzt. Es sollen dabei die Eigenschaften mit Hilfe von Materialversuchen und die Eignung als Federwerkstoff, ausgehend von drei verschiedenen Federn, untersucht werden. Als Materialversuche bieten sich Zug- und Biegeversuche an. Für die Faserverbund-Federn werden zunächst Randbedingungen aufgestellt, um eine Auswahl von verschiedenen Federgeometrien zu ermitteln. Auf Basis dieser Auswahl findet die Untersuchung von drei verschiedenen Feder-Demonstratoren (Blattfeder, Wellfeder, Drehfeder) statt. Dabei wird ein Vergleich zu bekannten Faserarten (Carbon und Glas) durchgeführt. Für die eingesetzten Materialien erfolgt die Vorauslegung mittels klassischen Laminattheorie, sowie die analytische Berechnung und Simulation der charakteristischen Eigenschaften (Kennlinien) der Demonstratoren. Die Herstellung und Prüfung der Demonstratoren erfolgte mittels Handlaminier- und Vakuuminfusionsverfahren. Die aus den Versuchen gewonnen Messergebnisse wurden abschließend mit der Berechnung und Simulation verglichen.