Concept, design and validation of a modified lubricant testing device according to Brugger (DIN 51347-1)

Abstract

Das Ziel dieser Arbeit ist die Planung, Konstruktion, Berechnung und der Zusammenbau eines Schmierstoffprüfgerätes nach Brugger. Der Zweck dieses Gerätes dient der Ermittlung der Lasttragfähigkeit von Schmierstoffen unter Gleitbeanspruchung. Die Ergebnisse beschreiben das Verhalten des Schmierstoffes zwischen zwei Reibpartnern aus Stahl im Mischreibungsgebiet. Ziel ist die Konstruktion eines Prüfstandes, auf welchen die entsprechenden Versuche durchgeführt werden können und der letztendlich der Norm DIN 51347 entspricht. Darüber hinaus soll die Möglichkeit bestehen, von den genormten Vorgaben abweichende Versuche durchzuführen. Zu diesen Modifikationen gehört eine variable Versuchslaufzeit mit einer automatischen Abschalteinrichtung, welche mit einer Einstellgenauigkeit von einer Sekunde arbeitet. Des Weiteren soll die Möglichkeit bestehen, die genormte Prüfkraft von 400 N auf 200 N reduzieren. Im Rahmen dieser Arbeit erfolgte zunächst die Konstruktion sämtlicher Bauteile in einem 3D CAD Programm und separat dazu die technische Berechnung der Komponenten. Anschließend wurden die Zeichnungsableitungen und die Zusammenstellungszeichnung für die Werkstätte erstellt. Ein Großteil der Teile wurde in der institutseigenen Werkstätte gefertigt und anschließend mit den zugekauften Komponenten assembliert. Als Abschluss der Arbeit wurden noch Validierungsversuche und Vergleichsversuche durchgeführt. Als Grundlage für die Vergleichsdaten diente eine frühere Studie, dadurch konnte die Validierung der Maschineabgeschlossen werden. Darüber hinaus wurden noch weitere Tests mit neuartigen 2DMaterialen durchgeführt, diese wurden auf deren tribologischen Eigenschaften untersucht. Die durchgeführten Messungen und Testläufe wurden dokumentiert und ausgewertet.

The aim of this diploma thesis is the planning, design, calculation, and assembly of a lubricant tester, according to Brugger. The purpose of this device is to measure the load carrying capacity of lubricants under sliding conditions. This device can determine the load carrying capacity of lubricants under mixed and boundary friction between two steel friction partners. The aim is the construction of a test rig which will be able to carry out respective experiments and which finally complies with the standard DIN 51347. Additionally, it should be possible to perform tests that deviate from standardized tests. Those modifications include a variable test run time with an automatic shut‐off unit with setting accuracy of one second.Furthermore, in deviation from the standard test force of 400 N, 200 N can also be selected.Within the scope of this thesis, the first step was the designing part in a 3D CAD program andthe calculation of the components. All manufacturing drawings were subsequently made for the production. Most of the parts were manufactured in the institute’s workshop and then assembled with the purchased parts. To complete the work, validation and comparison testruns were carried out. Based on comparative data from former studies, the validation of the machine could be completed. Furthermore, tests were carried out with new 2D materials,and their tribological capabilities were demonstrated. The measurements and testruns carried out were documented and analysed.