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An analytical and numerical study of the wobbling dynamics of friction disks is presented. Of particular interest is the excitation mechanism taking into account two contrarian effects both originating in dry friction: the circulatory terms describing the energy input due to the sliding contacts and the friction induced damping which stabilizes the system. Balance of these terms determines the instability domain in the parameter space. It is shown that there is a slip threshold so that, if the slip is under this limit, the system remains stable. If the slip is larger than this limit, then the criterion of stability is determined by the relation between the friction coefficient and the internal damping. The limit cycle appearing in the unstable domain is also investigated. It is shown that the limit cycle can be described as a kind of a regular reverse precession of the wobbling disc. Its amplitude is limited by the geometric nonlinearity and partial contact loss. Analytic results are compared with numeric simulations.
Höchste Korrosionsschutzanforderungen sind für bestimmte technische Produkte insbesondere im Offshore Anwendungsbereich, nach ISO 20340, zwingend zu erfüllen, um deren Funktion und Betriebssicherheit dauerhaft gewährleisten zu können. Bis heute werden viele dieser Produkte am Ende ihrer Wertschöpfungskette nass überlackiert, mit einer kompletten Kunststoffhaut, der Korrosionsschutz-Lackschicht, überzogen. Diese Lackierung ist unter anderem deshalb erforderlich, weil es im klassischen Maschinenbau, insbesondere in der Antriebstechnik, viele mechanische Schnittstellen gibt, die vor der endgültigen Produktmontage quasi metallisch blank bleiben müssen, um den erforderlichen und definierten geometrischen Oberflächenzustand nach Form und Lage als Pass- und Fügefläche zu gewährleisten. Eine dieser mechanischen Schnittstellen sind Schraubenverbindungen. Mit dem derzeit gültigen Regelwerk ist die Berechnung einer Schraubenverbindung mit Lackschichten in den Trennfugen oder auf der Kopf- und Mutternauflagefläche nicht möglich, da lackierte Bauteile in der derzeit geltenden VDI-Richtlinie 2230 nicht berücksichtigt sind. Nach einem Praxisbericht anhand von Stellantrieben für Industriearmaturen über deren Umstellung von Nasslackierung des Gesamtproduktes auf Pulverbeschichtung von Einzelteilen wird die experimentelle Validierung der Betriebs- und Funktionssicherheit von Schraubenverbindungen mit lackierten Bauteilen vorgestellt. Daraus resultierend wurde im März 2014 an der Hochschule Offenburg ein Forschungsprojekt gestartet, dessen Ziel es ist für die oben genannte Problemstellung einen systematischen Lösungsansatz zu erarbeiten. Künftig soll es Entwicklungsingenieuren und Konstrukteuren bereits in der Phase von Entwicklung und Konstruktion möglich sein Schraubenverbindungen mit lackierten Bauteilen zuverlässig zu berechnen und auszulegen oder diese in der Prototypenphase zuverlässig zu testen. Die letzten beiden Abschnitte geben den Lösungsansatz und den aktuellen Stand der Forschung wider.