07 Fakultät Konstruktions-, Produktions- und Fahrzeugtechnik

Permanent URI for this collectionhttps://elib.uni-stuttgart.de/handle/11682/8

Browse

Filters

2014 - 201922020 - 20258

Settings

Institute: search.filters.UBSInstitut.Institut für MaschinenelementeAuthor: search.filters.author.Feldmeth, Simon

Search Results

Now showing 1 - 10 of 10
  • Thumbnail Image
    ItemOpen Access
    Elastohydrodynamic simulation of pneumatic sealing friction considering 3D surface topography
    (2022) Bauer, Niklas; Baumann, Matthias; Feldmeth, Simon; Bauer, Frank; Schmitz, Katharina
    This contribution presents an elastohydrodynamic lubrication (EHL) model for pneumatic spool valves. For an accurate estimation of the transient friction of this tribological sealing system, the surface topography of the cylindrical sealing counterfaces of the valve housings are measured and analyzed with an optical surface measurement instrument. Based on the surface topography data, tribological properties and flow factors of the system are derived. It has been found that the consideration of the surface topography has a significant influence on the simulation results of the EHL model, lowering the calculated friction force by up to 20 %.
  • Thumbnail Image
    ItemOpen Access
    Influence of protection lips on the frictional torque of rotary shaft seals
    (2024) Olbrich, Christoph; Feldmeth, Simon; Bauer, Frank
    Rotary shaft seals are used to seal rotating machine parts. In most cases one single sealing lip (main lip) contacts the shaft and separates the fluid on one side from the environment on the other side. To prevent the entry of other fluids and or particles, seals with additional protection lips are used (two lips), especially in heavily contaminated environments. When the protection lip contacts the shaft, a vacuum can form between the main lip and the protection lip, leading to increased contact pressure and friction. The increased frictional torque generates more heat and leads to overheating in the contact area between the lip and the shaft. Test runs conducted on a friction torque test bench with various seal configurations confirm that the two lips influence each other. Higher frictional torques and contact temperatures occur, when the volume between the lips isn't vented. This shows the importance of venting.
  • Thumbnail Image
    ItemOpen Access
    Assessment of the Lubricity of Grease‐Sealing Rotary Shaft Seals Based on Grease Properties
    (2022) Hahn, Susanne; Feldmeth, Simon; Bauer, Frank
    Grease‐lubricated sealing systems have an increased risk of starved lubrication. For this work, the lubricity of 23 greases in a rotary shaft sealing system was evaluated with a new test and evaluation method. The lubricity was then correlated with rheological and other grease properties. These grease properties are either available by the data sheet or can be measured with low effort. The results of the correlation allow a preselection of greases which are expected to lubricate rotary shaft seals well. This can support manufacturers and users in considering the lubrication of the sealing system early in the development process.
  • Thumbnail Image
    ItemOpen Access
    Multiphase conjugate heat transfer analyses on the assembly situation of rotary shaft seals
    (2023) Hannss, Jacqueline; Grün, Jeremias; Olbrich, Christoph; Feldmeth, Simon; Bauer, Frank
    Rotary shaft seals prevent the exchange of fluid at shaft passages. Their function and service life depend decisively on the temperature in the contact area between the sealing edge and the shaft. Since the temperature depends on both the generation of frictional heat in the contact area and the heat transfer to the surrounding sealing system, the design of the sealing system is crucial. Within the scope of this work, multiphase conjugate heat-transfer analyses were performed considering different assembly situations. The computed results were presented and contrasted to experimental data. This resulted in a valid model for predicting the temperature in the sealing system, which provided insight into the influence of the sealing surroundings on the contact temperature.
  • Thumbnail Image
    ItemOpen Access
  • Thumbnail Image
    ItemOpen Access
    Abschätzverfahren für die Kontakttemperatur bei Radial-Wellendichtungen
    (2016) Feldmeth, Simon; Bauer, Frank; Haas, Werner
  • Thumbnail Image
    ItemOpen Access
    Computational fluid dynamics of the lubricant flow in the sealing gap of rotary shaft seals
    (2022) Grün, Jeremias; Feldmeth, Simon; Bauer, Frank
    The lubricant flow in the sealing gap significantly affects the sealing behavior of rotary shaft seals. Computational fluid dynamics (CFD) are applied here to analyze these fluid flows. A decisive input parameter is the sealing gap height respectively the lubricant film thickness. The film thickness is estimated on the basis of several analytical elastohydrodynamic lubrication (EHL) equations. The results for sealing characteristics such as the pumping rate and the friction torque derived from the numerical analyses are compared and discussed with the results obtained from test rig studies. This allows the validity of the applied methods to be verified.
  • Thumbnail Image
    ItemOpen Access
    Simulation of the fluid flow in the sealing gap of radial lip seals
    (2014) Feldmeth, Simon; Bauer, Frank; Haas, Werner
  • Thumbnail Image
    ItemOpen Access
    Using multiphase conjugate heat transfer analyses to predict the contact temperature of rotary shaft seals
    (2024) Hannss, Jacqueline; Grün, Jeremias; Olbrich, Christoph; Feldmeth, Simon; Bauer, Frank
    Rotary shaft seals are used to seal shaft passages and prevent the exchange of fluids. The performance and service life of rotary shaft seals is strongly dependent on the temperature in the contact area between the sealing edge and the rotating shaft. Multiphase conjugate heat-transfer analyses covering different assembly scenarios, for example additional bearings or different shaft geometries, were performed in the software Ansys CFX 2021 R2. A model for predicting the maximum temperature in the sealing contact and for determining the heat dissipation from the sealing contact to the surrounding geometry was developed. This model provides the ability to predict the influence of the design of the surrounding sealing system on the contact temperature. Thus, the surrounding geometry of rotary shaft seals can be optimally designed to reduce the contact temperature between the sealing ring and the shaft as much as possible in order to achieve a longer service life.
  • Thumbnail Image
    ItemOpen Access
    Simulative Bestimmung der Temperatur im Dichtkontakt von Radial-Wellendichtungen
    (Stuttgart : Institut für Maschinenelemente, 2025) Feldmeth, Simon; Bauer, Frank (apl. Prof. Dr.-Ing.)
    An Radial-Wellendichtungen kann Leckage auftreten, wenn die Elastomer-Dichtlippe des Radialwellendichtrings (RWDR) im Betrieb thermisch geschädigt wird. Dabei überschreitet die Temperatur im Dichtkontakt das ertragbare Maß, weil zu viel Reibwärme im Dichtkontakt entsteht und/oder diese Reibwärme nicht ausreichend gut an die Umgebung abgeführt werden kann. RWDR aus besonders temperaturbeständigen Elastomeren sind sehr teuer und könnten in Zukunft möglicherweise verboten werden. Für eine wirtschaftliche und zugleich funktionssichere Auswahl des RWDRs muss deshalb bereits in der Konstruktionsphase bekannt sein, welche Temperaturen später während des Betriebs im Kontaktbereich herrschen werden. Die Messung der Temperatur im Dichtkontakt erfordert einen Prototyp sowie Prüftechnik und ist damit sehr aufwändig. Ziel dieser Arbeit ist es deshalb, eine Methode zu entwickeln, mit der die Temperatur im Dichtkontakt von Radial-Wellendichtungen prognostiziert werden kann. In dieser Arbeit wurde eine Simulationsmethode entwickelt, mit der das Temperaturfeld im gesamten Dichtsystem und dessen Einbauumfeld simuliert werden kann. Daraus kann die Temperatur im Dichtkontakt ermittelt werden. Zum Einsatz kommt die CHT-Methode (Conjugate Heat Transfer), bei der die „klassische“ Strömungssimulation (CFD) um die Berechnung der Wärmeleitung in angrenzenden Festkörpern erweitert wird. Die Entstehung der Reibwärme wird mittels benutzerdefinierter Funktionen in das Simulationsmodell integriert, wodurch die Reibleistung/-wärme als Funktion der Betriebsbedingungen und der Radialkraft des RWDR modelliert werden kann. Diese Funktion basiert auf empirischen Messdaten. Im Simulationsmodell können Geometriemerkmale, Betriebsbedingungen und Stoffwerte durch Parametrisierung einfach und systematisch variiert werden. Die Validierung des Simulationsmodells erfolgt durch einen Abgleich der Temperatur in unmittelbarer Nähe des Dichtkontakts, die mittels Infrarot-Thermografie ermittelt wurden. Um die Temperatur im Dichtkontakt von Radial-Wellendichtungen noch einfacher und schneller als mittels Simulation abschätzen zu können, wurde darüber hinaus das Näherungsverfahren „ExACT“ entwickelt. Dieses basiert auf einem thermischen Ersatzmodell und berücksichtigt die acht wichtigsten Einflussfaktoren auf die Temperatur im Dichtkontakt, wodurch es einen deutlich breiteren Anwendungsbereich und eine höhere Genauigkeit als bisherige Näherungsverfahren aufweist. Zur einfachen und intuitiven Anwendung des ExACT-Verfahrens wurde das Berechnungstool InsECT entwickelt, das als Web-App frei zugänglich ist. Sowohl die Simulationsmethode als auch das Berechnungstool InsECT mit dem darin enthaltenen Näherungsverfahren ExACT wurden bereits mehrfach erfolgreich in anderen Forschungsprojekten sowie in der Industrie eingesetzt.