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Opportunities and Applications for Artificial Intelligence in Sealing Technology
Elastomere Radial-Wellendichtungen werden in fast jedem antriebstechnischen Aggregat eingesetzt. Ohne
Abdichtung der Wellendurchtrittstelle ist ein Betrieb unmöglich. Obwohl die Dichtringe millionenfach eingesetzt
werden, kommt es immer wieder zum Systemschaden „Leckage“. Die Dichtringe zeigen als tribologischen
Primärschaden beispielsweise Verhärtung, Risse oder exzessiven Verschleiß. Eine Berechnung der
Lebensdauer ist für RWDR nach wie vor nicht möglich, daher sind Prüfläufe das einzige Werkzeug zur
sicheren Auslegung von Dichtsystemen. Die Forschungsvorhaben der Projektreihe 696 haben zum Ziel,
KmU und anderen Unternehmen einen Leitfaden zur systematischen Prüfung von Dichtsystemen zur Verfügung
zu stellen. Wichtigstes Werkzeug dafür ist der vollständige Gesamtschadenskatalog. Das Wissen
aus 696 I bis IV zum Thema Schadenanalyse, einstufigen und wechselnden Belastungen sowie zur Validierung
der Ergebnisse unter industriellen Einsatzbedingungen wird in diesem Gesamtbericht zusammengeführt.
Die Unternehmen können mit dem Leitfaden Schadensfälle analysieren und angepasste Kollektive
für tribometrische Versuche erstellen. Damit können Dichtsysteme untersucht und optimiert werden. Leckage
und Imageverlust können sicher vermieden werden. Die Erkenntnisse sind digitalisiert und stehen für
den Wissenstransfer zur Verfügung.
In der Projektreihe 696 wurden 278 Prüfläufe mit einer kumulierte Versuchslaufzeit von 108.117,4 h
(= 12,3 Jahre) und einem kumulierten Laufweg von fast 2 Millionen km individuell ausgewertet.
Das Ziel des Forschungsvorhabens wurde erreicht.
The sealing system radial lip seal represent a complex tribological system with high requirements to be fulfilled over a long time. The surface texture of shaft counterface has a great influence on the performance of radial lip sealing system. A usability evaluation of shaft counterface with standardized 2D roughness parameters is not possible, because they represent only limited functional properties of the shaft counterface. With optical measurement instruments, shaft counterfaces can be measured in 3D. By using 3D metrology shaft counterface data the circumferential direction can also be evaluated. Together with the 3D surface parameters according to ISO 25178 this provides a fully new approach to evaluate shaft counterface. After the measurement, the data must be preprocessed to obtain meaningful parameters and to get a uniform database regardless of the manufacturing process. Measuring the pumping rate of shaft counterfaces is a common but time-consuming method to describe the quality of radial lip seals. For the evaluation of the 3D surface parameter according to ISO 25178 correlation analyses were performed by using a linear regression analysis. The correlation analyzes have shown, that the 3D parameters have the potential to describe the quality of shaft counterfaces for sealing purpose.
Learning to store information over extended time intervals by recurrent backpropagation takes a very long time, mostly because of insufficient, decaying error backflow. We briefly review Hochreiter's (1991) analysis of this problem, then address it by introducing a novel, efficient, gradient based method called long short-term memory (LSTM). Truncating the gradient where this does not do harm, LSTM can learn to bridge minimal time lags in excess of 1000 discrete-time steps by enforcing constant error flow through constant error carousels within special units. Multiplicative gate units learn to open and close access to the constant error flow. LSTM is local in space and time; its computational complexity per time step and weight is O. 1. Our experiments with artificial data involve local, distributed, real-valued, and noisy pattern representations. In comparisons with real-time recurrent learning, back propagation through time, recurrent cascade correlation, Elman nets, and neural sequence chunking, LSTM leads to many more successful runs, and learns much faster. LSTM also solves complex, artificial long-time-lag tasks that have never been solved by previous recurrent network algorithms.
Das Tribosystem Radialwellendichtung bestehend aus Dichtelement und Welle sind die Hauptteile dieses Fachbuches. Es wird umfassend, basierend auf neuesten wissenschaftlichen Erkenntnissen der Aufbau und die Funktionsweise beschrieben. Etliche Beispiele mit Schadensbildern zeigen die verschiedenen Schadenskategorien und beschreiben deren Ursachen.
Der Inhalt
Tribologie.- Dichtungstechnik als Spezialgebiet der Tribologie - Tribologisches System Radial-Wellendichtung - Gegenlauffläche der Welle - Untersuchungseinrichtungen und -methoden - Schadensanalyse - Schäden am System Radial-Wellendichtung
Die Zielgruppen
- Ingenieure (Anwender und Entwickler) und Wissenschaftler im Maschinen- und Fahrzeugbau, der Physik und artverwandte Fächer
- Techniker und Mechaniker in Produktion und Wartung
- Studierende im Maschinen- und Fahrzeugbau, der Physik und artverwandte Fächer
Der Autor
Privatdozent Dr.-Ing. Frank Bauer leitet den Bereich Dichtungstechnik am Institut für Maschinenelemente (IMA) an der Universität Stuttgart. Die Hauptaufgabenbereiche sind Wellendichtungen und Hydraulikdichtungen sowie die Simulation und Messtechnik in der Tribologie und Dichtungstechnik.
Moderne visuelle Untersuchungsmethoden für die Verschleißanalyse am Beispiel Radial-Wellendichtring
- M Baumann
- F Bauer
Baumann, M.; Bauer, F.: Moderne visuelle Untersuchungsmethoden für die Verschleißanalyse am Beispiel
Radial-Wellendichtring. 20th International Sealing Conference (ISC), Stuttgart, 10.-11. Oktober 2018; Fluidtechnik; Frankfurt am Main: Fachverband Fluidtechnik im
VDMA e.V, 2018, S. 93-104 -ISBN 978-3-8163-0727-3.