Description
Book SynopsisFür 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 Großserie erreichbare Fertigungsgenauigkeit und Effektivität hat beachtliche Leistungssteigerungen und Kraftstoffeinsparungen mit sich gebracht, die nur dank der parallelen Entwicklung auf dem Gebiet der Lager- und Schmierstofftechnik möglich 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 Schäden und Prüfeinrichtungen von Verbrennungsmotoren-Gleitlagern. Die an den weiteren Reibstellen auftretenden Probleme werden ebenfalls erläutert.
Table of Contents1 Aufgaben, Wirkungsweise und Bedeutung von Lagerungen.- 1.1 Funktionsweise.- 1.2 Geschichtlicher Rückblick.- 1.3 Lagerarten.- 2 Tribologische Grundlagen und Kenngrößen der Schmierstoffe.- 2.1 Reibung und Verschleiß.- 2.1.1 Reibungsarten.- 2.1.2 Reibungszustände.- 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 Kenngrößen von Schmierstoffen.- 2.2.2.1 Viskosität und Dichte.- 2.2.2.2 Thermische Kenngrößen von Schmierstoffen.- 2.2.3 Viskositätsklassifikation der Schmieröle.- 2.2.3.1 ISO-Normöle.- 2.2.3.2 SAE-Klassifikation.- 2.2.3.3 Weitere Motorenöl-Klassifikationen.- 2.2.4 Additive für Motorenöle.- 2.2.5 Prüfung von Motorenölen, Gebrauchtöl-Eigenschaften.- 2.2.5.1 Motorenölprüfung.- 2.2.5.2 Veränderung von Motorenölen 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 Schmierölkühlung.- 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 Kräftezerlegung.- 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 (Verdrängungsdruck).- 5.2 Berechnung der Wellenverlagerungsbahn.- 5.2.1 Ausgangspunkt und Berechnungsverfahren.- 5.2.2 Verfahren der überlagerten Tragkräfte.- 5.3 Berechnung der Reibungsleistung.- 5.4 Berechnung der Öldurchsatzmenge.- 5.5 Wärmebilanz.- 5.6 Maximaler Schmierfilmdruck.- 5.7 Umwandlung der raumfesten in körperfeste 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 Aussagefähigkeit der elastohydrodynamischen Berechnung.- 5.10.2 Theoretische Grundlagen der EHD-Berechnungsmethode.- 5.10.3 Vergleich der Berechnungs- und Meßergebnisse.- 6 Auslegung von Verbrennungsmotorenlagerungen.- 6.1 Auslegungskenngrößen und ihre Optimierung.- 6.1.1 Betriebszustand (Lagerbelastung).- 6.1.2 Lagerabmessungen.- 6.1.3 Schmierstoff und Schmierung.- 6.2 Optimierung der Einflußgrößen — Optimalauslegung.- 6.2.1 Bedeutung und Möglichkeiten.- 6.2.2 Beurteilungsgrößen für eine Optimalauslegung, übliche Grenzwerte.- 6.2.3 Einfluß des relativen Lagerspieles.- 6.2.4 Einfluß von Ölzuführungstemperatur und -druck.- 6.2.5 Art und Lage der Schmierstoffzuführung.- 6.2.6 Steifigkeit von Kurbelwelle, Lager und lagerumgebenden Bauteilen.- 6.2.7 Einfluß der Kurbelwellengestaltung (Massenausgleich).- 6.3 Schlußfolgerungen für 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 Dünnwandige Lagerschalen mit und ohne Anlaufring.- 7.1.3 Schmierstoffzuführungselemente.- 7.1.4 Axiallager.- 7.2 Lagerschalenpreßsitz.- 7.3 Grobgestaltung — Rückwirkung der Lagerumgebung auf die Lagerparameter.- 7.4 Feingestaltung von Lagern.- 7.4.1 Kleines Pleuelauge.- 7.4.2 Kolbenbolzenaugen.- 7.4.3 Großes Pleuelauge.- 7.4.4 Grundlager und Anordnung der Ölbohrungen in den Kurbelwellen.- 7.4.5 Nockenwellenlager.- 7.4.6 Ausgleichswellenlager.- 8 Werkstoffe und Lagerherstellung.- 8.1 Allgemeine Betrachtungen.- 8.2 Wellenwerkstoffe (einschließlich Kolbenbolzen).- 8.3 Lagerwerkstoffe.- 8.3.1 Anforderungen und Eigenschaften.- 8.3.2 Lagerbauformen.- 8.3.3 Lagerlegierungen.- 8.3.3.1 Weißmetalle.- 8.3.3.2 Kupfer-, Blei- und Zinnwerkstoffe.- 8.3.3.3 Aluminiumlegierungen.- 8.3.3.4 Galvanische Schichten.- 8.4 Herstellungsverfahren dünnwandiger Gleitlager.- 8.5 Herstellungsverfahren von Sonderlagern.- 8.6 Qualitätssicherung.- 9 Schäden an Verbrennungsmotorenlagerungen.- 9.1 Ursachen von Schäden und Veränderungen an Gleitlagern.- 9.2 Schäden und Veränderungen an dynamisch beanspruchten Radialgleitlagern von Kolbenmaschinen.- 9.2.1 Ursachen für Schäden und Veränderungen am Lagermetall und an der Gleitschicht.- 9.2.1.1 Flächenhafter Verschleiß.- 9.2.1.2 Verschmutzung.- 9.2.1.3 Überhitzung.- 9.2.1.4 Ermüdung (dynamische Überlastung, Oberflächenzerrüttung).- 9.2.1.5 Erosion.- 9.2.1.6 Kavitation.- 9.2.1.7 Tribochemische Reaktion, Korrosion.- 9.2.1.8 Belagbildung, Verfärbungen.- 9.2.1.9 Einbaubedingte Schädigungen.- 9.2.1.10 Herstellungsbedingte Schädigungen.- 9.2.2 Schäden und Veränderungen an der Stahlstützschale und im Lagersitz.- 9.2.2.1 Oberflächenveränderungen am Schalenrücken.- 9.2.2.2 Hohlstellen.- 9.2.2.3 Stützschalenbruch.- 9.2.2.4 Stoßflächenbeschädigung.- 9.2.2.5 Spreizungsverlust.- 9.3 Austausch von Lagern 317.- 10 Prüfeinrichtungen für Gleitlager.- 10.1 Prüfmaschinen.- 10.2 Meßsysteme zur Analyse von Schmierfilmparametern.- 10.3 Prüfeinrichtungen für die Gleitlagerermüdung.- 11 Schmierung und Reibung von Kolben, Kolbenringen und Zylinderbuchsen.- 11.1 Aufgabenstellung.- 11.2 Schmierstoffzuführung.- 11.3 Ausführungen und Materialien der Gleitpartner.- 11.3.1 Kolben.- 11.3.2 Kolbenringe.- 11.3.3 Zylinderbuchse.- 11.4 Verschleißverhalten.- 11.5 Reibung von Kolben und Kolbenringen.- 11.5.1 Analysemethoden.- 11.5.2 Reibungsverhältnisse der Gleitpartner.- 11.6 Kolben- und Kolbenringbewegung und deren Einfluß auf Tribologie, Geräusch und Zylinderbuchsen-Kavitation.- 12 Schmierung und Reibung von Ventiltrieben.- 12.1 Analysemethoden.- 12.2 Ausführung von Nockentrieben, deren Reibstellen und Schmierung.- 12.3 Reibungsverhalten von Nockentrieben.- Literatur.
