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BSc in MaschinentechnikBIBEBUVAVorrichtung zur Bestimmung von ReibungskoeffizientenMaschinentechnik / Betreuer: Dr. Annette KipkaExperte: Dr. Armin HegerDie Bestimmung von Reibungskoeffizienten der Trockenreibung kann sehr aufwändig oder sogar fehlerbehaftetsein. Daher können Literaturangaben von Reibungskoeffizienten für ein und dieselbe Materialpaarungum bis zu 50% voneinander abweichen. Um die Anforderungen an Prüfgenauigkeit und Wirtschaftlichkeitdes Prüf labors der Berner Fachhochschule zu erfüllen, wurde ein Co-Axial-Tribometer entwickelt. Damitkönnen Haft- und Gleitreibungskoeffizienten unterschiedlicher Materialpaarungen ermittelt werden. DieseKennwerte sind wichtig, z. B. für die Durchführung bestimmter Finite-Element-Analysen.FunktionsweiseAbb. 1 zeigt das Co-Axial-Tribometerals Erweiterung der UniversalprüfmaschineZwick Z 100. DieFunktion des Co-Axial-Tribometersberuht auf der Bestimmung derNormal- und Reibkraft, wenn zweiProben gleichen oder unterschiedlichenMaterials gegeneinanderverschoben werden. WesentlichesElement der Vorrichtung ist eineFeder (Federrate: 7. 5 N/mm), mitwelcher die Normalkraftzustellungerfolgt. Die Normalkraft kann ineinem Bereich von 20 bis 120 Neingestellt werden. Der Reibkraftsensordarf in einem Bereich von0,4 bis 100 N belastet werden. Diezu prüfenden Materialien liegen alszylindrische Probekörper vor, vorzugsweisemit einem Durchmesservon 15 mm. Die Positionierung derProben erfolgt durch ein Spannbackensystem.Die Vorschubgeschwindigkeitkann mit der Universalprüfmaschinein einem Bereichvon 0,0005 bis 600 mm/min variiertwerden. Die Auswertung derMesswerte erfolgt mit der Softwareder Universalprüfmaschine.VorgehenDas in der vorangegangen Projektarbeit2 entwickelte Co-Axial-Tribometerwurde im Rahmen derThesis gebaut. Anschliessendwurde seine Messgenauigkeitüberprüft, indem die Reibungskoeffizientenunterschiedlicher Materialpaarungenermittelt und mitLiteraturwerten verglichen wurden.Die Ergebnisse wurden mitHilfe analytischer Verfahren kritischbeurteilt. Die – insgesamtgeringen – Abweichungen zwischenMess- und Literaturwertenkonnten grösstenteils erklärt werden.ErgebnisseDer Vergleich der Messwerte mitden Werten aus der Literatur ergabeine sehr gute Übereinstimmung.Die in der Auswertgrafikbeobachtete Schwankung derReibkraft ist auf geometrische Toleranzendes Tribometers und derPrüfkörper (z. B. Oberflächenunregelmässigkeit)zurückzuführen.Die Sensibilitätsanalyse ergab,dass bei einer niedrigeren Federratedie relative Genauigkeit derMessung auf 1.5% verbessertwerden kann. Bei dieser Genauigkeitwurden die Unsicherheitender beiden Sensoren sowie diegeometrischen Toleranzen berücksichtigt.Damit könnte mitdem Co-Axial-Tribometer eine höhereMessgenauigkeit erzielt werdenals mit dem vergleichbarenMessverfahren nach DIN 53375.Joel Allemannj.allemann62@bluewin.chAbbildung 1 : Co-Axial-Tribometerti.bfh.ch187