Leichte SpracheÜbertragung der Flächenpressung von Luftreifen über ein Luftlager bei Flachbahnprüfständen
links: Verteilung der Flächenpressung im Reifenlatsch des mit 5 kN belasteten Reifens bei 2 bar Reifeninnendruck (Quelle: MAHA-AIP GmbH & Co. KG, Automotive Industry Products) rechts: Verformung des Bandes bzw. Höhe des Lagerspaltes zusammen mit der Druckverteilung und den von der Luftlager-Tragplatte austretenden Stromlinien (Quelle: MAHA-AIP GmbH & Co. KG, Automotive Industry Products)
Bei Flachbahnprüfständen rollen Luftreifen auf einem Stahlband ab, wobei die im Reifenlatsch auf das Band ausgeübte Flächenpressung durch ein Luftlager abgestützt und so die Radlast bestimmt wird. Das Stahlband und eine ebene Tragplatte aus porösem Graphit, durch die Druckluft zugeführt wird, sind die Wirkflächen des Luftlagers, zwischen denen sich der tragende Luftspalt bildet. Infolge der elastischen Verformung des Stahlbandes variiert die Höhe des Lagerspalts erheblich, was das Tragverhalten stark beeinflusst. Außerhalb des Luftlagers wird das Band durch ein Stützlager horizontal geführt.
Das Projekt konnte wichtige Erkenntnisse über die Funktion des Luftlagers, dessen Einsatzgrenzen und die Störeinflüsse bei der Kraftübertragung liefern. An einem Versuchsstand wurden im Lagerspalt an der Luftlager-Tragplatte die Spalthöhe mit Abstandssensoren und der Druck mit Druckmessbohrungen gemessen. Zur numerischen Simulation der Verformungen und Kräfte im Stahlband sowie der Strömung und Druckverteilung im Lagerspalt wurde eine beidseitig gekoppelte CFD/FEM-Berechnung mit Hilfe der Software ANSYS Workbench durchgeführt. Die Einströmung der Druckluft durch die Tragplatte in den Lagerspalt wurde dabei analytisch vorgegeben.
Abbildung 2 zeigt die Verteilung der Spalthöhe und des Drucks im Lagerspalt. Unterhalb des Reifenlatschs beträgt der Abstand des Bandes von der Tragplatte des Luftlagers an stark belasteten Stellen nur wenige Mikrometer – das Luftlagersystem befindet sich im Mischreibungsgebiet. Der Druck im Lagerspalt erreicht dort lokale Spitzenwerte. Außerhalb des Latschbereichs hebt das Band aufgrund des Luftdrucks deutlich von der Tragplatte ab. Eine Variation der Bandgeschwindigkeit zeigt, dass der hydrodynamische Trageffekt des Luftlagers gegenüber dem hydrostatischen Tragverhalten nachrangig ist.
