Description
Fr die Betriebssicherheit und Lebensdauer von Verbrennungsmotoren sind ihre Lagerungen von entscheidender Bedeutung. In den letzten Jahrzehnten wurden hier wesentliche Fortschritte in der Werkstoff- und Schmierstoffentwicklung, der Lagergestaltung und der Berechnung verzeichnet. Die heute in der Groserie erreichbare Fertigungsgenauigkeit und Effektivitt hat beachtliche Leistungssteigerungen und Kraftstoffeinsparungen mit sich gebracht, die nur dank der parallelen Entwicklung auf dem Gebiet der Lager- und Schmierstofftechnik mglich waren. In diesem Buch werden, ausgehend von den Aufgaben der Lagerung und den tribologischen Grundlagen, moderne Schmiersysteme von Verbrennungsmotoren behandelt, neue Konstruktions- und Berechnungsmethoden dargestellt und eine optimale Auslegung der Lagerung vorbereitet. Auf neuzeitliche Lagerwerkstoffe und Lagerherstellung wird ebenso eingegangen wie auf Schden und Prfeinrichtungen von Verbrennungsmotoren-Gleitlagern. Die an den weiteren Reibstellen auftretenden Probleme werden ebenfalls erlutert. 1 Aufgaben, Wirkungsweise und Bedeutung von Lagerungen.- 1.1 Funktionsweise.- 1.2 Geschichtlicher Rckblick.- 1.3 Lagerarten.- 2 Tribologische Grundlagen und Kenngren der Schmierstoffe.- 2.1 Reibung und Verschlei.- 2.1.1 Reibungsarten.- 2.1.2 Reibungszustnde.- 2.1.3 Stribeck-Kurve.- 2.2 Schmierstoffe.- 2.2.1 Aufgaben und Einteilung der Schmierstoffe.- 2.2.1.1 Aufgaben.- 2.2.1.2 Einteilung.- 2.2.2 Kenngren von Schmierstoffen.- 2.2.2.1 Viskositt und Dichte.- 2.2.2.2 Thermische Kenngren von Schmierstoffen.- 2.2.3 Viskosittsklassifikation der Schmierle.- 2.2.3.1 ISO-Normle.- 2.2.3.2 SAE-Klassifikation.- 2.2.3.3 Weitere Motorenl-Klassifikationen.- 2.2.4 Additive fr Motorenle.- 2.2.5 Prfung von Motorenlen, Gebrauchtl-Eigenschaften.- 2.2.5.1 Motorenlprfung.- 2.2.5.2 Vernderung von Motorenlen im Gebrauch.- 3 Schmiersysteme von Verbrennungsmotoren.- 3.1 Funktion und Bestandteile von Schmiersystemen.- 3.2 Schmierstoffpumpen.- 3.3 Schmierstoffilter und Filtersysteme.- 3.3.1 Anforderungen.- 3.3.2 Filterbauarten.- 3.4 Schmierlkhlung.- 3.5 Steuerungs- und Sicherheitsbauteile.- 3.6 Schmiersysteme unterschiedlicher Motorentypen.- 3.6.1 PKW-Motoren.- 3.6.2 LKW- und kleinere Industrie-Motoren.- 3.6.3 Mittelschnell laufende Motoren.- 3.6.4 Motorradmotoren und schnell laufende Zweitaktmotoren.- 4 Die Lagerung von Verbrennungsmotoren und ihre Belastung.- 4.1 Dynamisch beanspruchte Gleitlager.- 4.2 Lager des Kurbeltriebes.- 4.2.1 Kolbenbolzenlager.- 4.2.2 Pleuellager.- 4.2.3 Grundlager.- 4.2.4 Weitere Lagerstellen.- 4.3 Krftezerlegung.- 4.3.1 Kolbenbolzenlager.- 4.3.2 Pleuellager.- 4.3.3 Grundlager.- 4.4 Berechnungsmethoden bei Mehrzylindermotoren.- 5 Hydrodynamische Berechnung von Verbrennungsmotoren-Gleitlagern.- 5.1 Theoretische Grundlagen.- 5.1.1 Druckaufbau durch Tangentialbewegung (Keildruck).- 5.1.2 Druckaufbau durch Radialbewegung (Verdrngungsdruck).- 5.2 Berechnung der Wellenverlagerungsbahn.- 5.2.1 Ausgangspunkt und Berechnungsverfahren.- 5.2.2 Verfahren der berlagerten Tragkrfte.- 5.3 Berechnung der Reibungsleistung.- 5.4 Berechnung der ldurchsatzmenge.- 5.5 Wrmebilanz.- 5.6 Maximaler Schmierfilmdruck.- 5.7 Umwandlung der raumfesten in krperfeste Koordinaten.- 5.7.1 Grundlager.- 5.7.2 Pleuellager.- 5.7.3 Kolbenbolzenlager.- 5.8 Winkelgeschwindigkeiten der Lager eines Kurbeltriebes.- 5.9 EDV-Paket zur Auslegung dynamisch beanspruchter Radialgleitlager.- 5.10 Elastohydrodynamische Lagerberechnung – EHD.- 5.10.1 Vorteile und Aussagefhigkeit der elastohydrodynamischen Berechnung.- 5.10.2 Theoretische Grundlagen der EHD-Berechnungsmethode.- 5.10.3 Vergleich der Berechnungs- und Meergebnisse.- 6 Auslegung von Verbrennungsmotorenlagerungen.- 6.1 Auslegungskenngren und ihre Optimierung.- 6.1.1 Betriebszustand (Lagerbelastung).- 6.1.2 Lagerabmessungen.- 6.1.3 Schmierstoff und Schmierung.- 6.2 Optimierung der Einflugren – Optimalauslegung.- 6.2.1 Bedeutung und Mglichkeiten.- 6.2.2 Beurteilungsgren fr eine Optimalauslegung, bliche Grenzwerte.- 6.2.3 Einflu des relativen Lagerspieles.- 6.2.4 Einflu von lzufhrungstemperatur und -druck.- 6.2.5 Art und Lage der Schmierstoffzufhrung.- 6.2.6 Steifigkeit von Kurbelwelle, Lager und lagerumgebenden Bauteilen.- 6.2.7 Einflu der Kurbelwellengestaltung (Massenausgleich).- 6.3 Schlufolgerungen fr die Lagerauslegung aus der Anwendung von EDV-Programmpaketen.- 7 Konstruktive Gestaltung von Lagern.- 7.1 Lagerbauarten und konstruktive Details.- 7.1.1 Lagerbuchsen.- 7.1.2 Dnnwandige Lagerschalen mit und ohne Anlaufring.- 7.1.3 Schmierstoffzufhrungselemente.- 7.1.4 Axiallager.- 7.2 Lagerschalenpresitz.- 7.3 Grobgestaltung – Rckwirkung der Lagerumgebung auf die Lagerparameter.- 7.4 Feingestaltung von Lagern.- 7.4.1 Kleines Pleuelauge.- 7.4.2 Kolbenbolzenaugen.- 7.4.3 Groes Pleuelauge.- 7.4.4 Grundlager und Anordnung der lbohrungen in den Kurbelwellen.- 7.4.5 Nockenwellenlager.- 7.4.6 Ausgleichswellenlager.- 8 Werkstoffe und Lagerherstellung.- 8.1 Allgemeine Betrachtungen.- 8.2 Wellenwerkstoffe (einschlielich Kolbenbolzen).- 8.3 Lagerwerkstoffe.- 8.3.1 Anforderungen und Eigenschaften.- 8.3.2 Lagerbauformen.- 8.3.3 Lagerlegierungen.- 8.3.3.1 Weimetalle.- 8.3.3.2 Kupfer-, Blei- und Zinnwerkstoffe.- 8.3.3.3 Aluminiumlegierungen.- 8.3.3.4 Galvanische Schichten.- 8.4 Herstellungsverfahren dnnwandiger Gleitlager.- 8.5 Herstellungsverfahren von Sonderlagern.- 8.6 Qualittssicherung.- 9 Schden an Verbrennungsmotorenlagerungen.- 9.1 Ursachen von Schden und Vernderungen an Gleitlagern.- 9.2 Schden und Vernderungen an dynamisch beanspruchten Radialgleitlagern von Kolbenmaschinen.- 9.2.1 Ursachen fr Schden und Vernderungen am Lagermetall und an der Gleitschicht.- 9.2.1.1 Flchenhafter Verschlei.- 9.2.1.2 Verschmutzung.- 9.2.1.3 berhitzung.- 9.2.1.4 Ermdung (dynamische berlastung, Oberflchenzerrttung).- 9.2.1.5 Erosion.- 9.2.1.6 Kavitation.- 9.2.1.7 Tribochemische Reaktion, Korrosion.- 9.2.1.8 Belagbildung, Verfrbungen.- 9.2.1.9 Einbaubedingte Schdigungen.- 9.2.1.10 Herstellungsbedingte Schdigungen.- 9.2.2 Schden und Vernderungen an der Stahlsttzschale und im Lagersitz.- 9.2.2.1 Oberflchenvernderungen am Schalenrcken.- 9.2.2.2 Hohlstellen.- 9.2.2.3 Sttzschalenbruch.- 9.2.2.4 Stoflchenbeschdigung.- 9.2.2.5 Spreizungsverlust.- 9.3 Austausch von Lagern 317.- 10 Prfeinrichtungen fr Gleitlager.- 10.1 Prfmaschinen.- 10.2 Mesysteme zur Analyse von Schmierfilmparametern.- 10.3 Prfeinrichtungen fr die Gleitlagerermdung.- 11 Schmierung und Reibung von Kolben, Kolbenringen und Zylinderbuchsen.- 11.1 Aufgabenstellung.- 11.2 Schmierstoffzufhrung.- 11.3 Ausfhrungen und Materialien der Gleitpartner.- 11.3.1 Kolben.- 11.3.2 Kolbenringe.- 11.3.3 Zylinderbuchse.- 11.4 Verschleiverhalten.- 11.5 Reibung von Kolben und Kolbenringen.- 11.5.1 Analysemethoden.- 11.5.2 Reibungsverhltnisse der Gleitpartner.- 11.6 Kolben- und Kolbenringbewegung und deren Einflu auf Tribologie, Gerusch und Zylinderbuchsen-Kavitation.- 12 Schmierung und Reibung von Ventiltrieben.- 12.1 Analysemethoden.- 12.2 Ausfhrung von Nockentrieben, deren Reibstellen und Schmierung.- 12.3 Reibungsverhalten von Nockentrieben.- Literatur.
