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E-Book

Zylinderkomponenten

Eigenschaften, Anwendungen, Werkstoffe

Verlag	Vieweg+Teubner (GWV)
Erscheinungsjahr	2010
Seitenanzahl	136 Seiten
ISBN	9783834896865
Format	PDF
Kopierschutz	DRM
Geräte	PC/MAC/eReader/Tablet
Preis	22,99 EUR

Wegen der zentralen Rolle für den Bewegungsablauf im Motor, der Prozessführung und der Kraftübertragung sind vertiefte Kenntnisse über Kolben und deren Zubehör in Verbrennungsmotoren unerlässlich. Ohne entsprechende Ausbildung kommt kein Fachmann der Kfz-Technik aus, egal ob er in Konstruktion, Entwicklung, Erprobung oder Instandhaltung mit dem Verbrennungsmotor zu tun hat. Dieses Buch klärt in großer Durchdringungstiefe die Fragen nach den Zylinderkomponenten Gestaltung, Herstellung und Bearbeitung.

Der MAHLE Konzern zählt zu den 30 größten Automobilzulieferern und ist der weltweit führende Hersteller von Komponenten und Systemen für den Verbrennungsmotor und dessen Peripherie.

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Inhaltsverzeichnis

Vorwort	5
Danksagung	6
Inhaltsverzeichnis	7
1 Kolbenringe	11
1.1 Aufgabe und Funktion der Kolbenringe	11
1.2 Wirkungsprinzipien	13
1.3 Kräfte und Beanspruchungen	14
1.3.1 Kräfte und Temperaturen an Kolbenringen	14
1.4 Kolbenringbauarten	17
1.4.1 Rechteckring	19
1.4.2 Rechteckring mit konischer Lauffläche	19
1.4.3 Kolbenring mit Innenfase oder mit Innenwinkel oben	20
1.4.4 Kolbenring mit Innenfase oder mit Innenwinkel unten	20
1.4.5 Trapezring	21
1.4.6 L-förmiger Kolbenring	21
1.4.7 Erster Kolbenring mit balliger Oberfläche	21
1.4.8 Nasenring mit konischer Lauffläche	22
1.4.9 Stoßkonfiguration	22
1.4.10 Ölschlitzring	23
1.4.11 Federgespannter Ölabstreifring	23
1.4.11.1 Ölabstreifring mit Schlauchfeder	23
1.4.11.2 Federgestützter Ölabstreifring (Lamellenring	25
1.4.12 U-Flex-Ring	25
1.5 Konstruktive Einzelheiten	26
1.5.1 Berechnung und Simulation	26
1.5.1.1 Numerische Berechnung	26
1.5.1.2 Spannungsuntersuchung	26
1.5.1.3 Dynamische Untersuchung	27
1.5.1.4 Formfüllungsvermögen	27
1.5.1.5 Spezifische Flächenpressung	28
1.5.1.6 Ovalität	28
1.5.1.7 Konstruktionsrichtlinien	28
1.6 Werkstoffe, Beschichtung und Oberflächenbehandlung	28
1.6.1 Werkstoffe	28
1.6.1.1 Gusseisen	29
1.6.1.2 Stahl	30
1.6.2 Beschichtungen und Oberflächenbehandlungen	30
1.6.2.1 Grauguss als Grundwerkstoff	30
1.6.2.2 Martensitisches Sphärogusseisen als Grundwerkstoff	31
1.6.2.3 Kohlenstoffstahl und Edelstahl	32
1.6.2.4 Laufflächen- und Flankenbeschichtungen	33
1.6.2.5 Nitrieren von Laufflächen	34
1.6.2.6 Oberflächenschutz	35
2 Kolbenbolzen und Kolbenbolzensicherungen	36
2.1 Funktion des Kolbenbolzens	36
2.2 Anforderungen	37
2.2.1 Allgemein	37
2.2.2 Festigkeit	38
2.2.3 Deformation	40
2.2.4 Schmierung, Ölversorgung	42
2.2.5 Verschleiß	42
2.2.6 Gewicht	43
2.3 Kolbenbolzenbauarten	43
2.4 Auslegung	45
2.4.1 Dimensionierung	45
2.4.2 Berechnung	46
2.4.3 Finite-Elemente-Berechnung	47
2.4.4 Maß- und Formtoleranzen, Norm	50
2.5 Kolbenbolzenwerkstoffe	52
2.6 Bauteilprüfung	55
2.6.1 Kolbenbolzenprüfstand	55
2.7 Kolbenbolzensicherungen	56
3 Gleitlager	58
3.1 Produktprogramm	58
3.1.1 Anwendungen	58
3.1.2 Bauarten und Terminologie	58
3.2 Konstruktionsrichtlinien	61
3.2.1 Eigenschaften	61
3.2.2 Belastbarkeit	61
3.2.3 Verschleißfestigkeit	63
3.2.4 Fresssicherheit	64
3.3 Lagergeometrie	64
3.3.1 Lagerdurchmesser und Lagerbreite	64
3.3.2 Nuten und Bohrungen	65
3.3.3 Lagerspiel	65
3.3.4 Lager- und Buchsensitz	66
3.3.4.1 Exzentrizität	66
3.4 Numerische Simulation	67
3.4.1 Hydrodynamische Schmierung (LOCUS)	67
3.4.2 Elasto-hydrodynamische Schmierung (EHL)	68
3.4.3 Axiallagersimulation (ABAS)	69
3.4.4 Überdeckungen (PRESSFIT)	70
3.5 Lagerwerkstoffe	71
3.5.1 Zusammensetzung und Eigenschaften von Lagerwerkstoffen	71
3.6 Marktanforderungen und Technologietrends	77
4 Pleuelstange	79
4.1 Einleitung	79
4.2 Beanspruchungen	82
4.3 Anforderungen	83
4.3.1 Masse der Pleuelstange	83
4.4 Großes Pleuelauge	84
4.4.1 Cracken (Bruchtrennen)	84
4.4.2 Schräge Teilung des großen Pleuelauges	85
4.5 Pleuelschaft	86
4.6 Kleines Pleuelauge	86
4.6.1 Bolzenlagerung im kleinen Pleuelauge	86
4.6.2 Geometrie des Pleuelkopfes	87
4.6.3 Buchsenlose Bolzenlagerung im kleinen Pleuelauge	88
4.7 FE-Berechnung an der Pleuelstange	89
4.7.1 Modellbildung	89
4.7.2 Beanspruchungen aus der Montage	90
4.7.2.1 Schraubenkraft	90
4.7.2.2 Buchsen, Lagerschalen und Schrumpfsitz	91
4.7.3 Beanspruchungen aus dem Motorbetrieb	91
4.7.3.1 Gaskraft	93
4.7.3.2 Massenträgheitskraft	94
4.8 Bauteilprüfung an der Pleuelstange	96
4.9 Stähle für geschmiedete Pleuel	100
4.10 Pleuelverschraubung	101
4.10.1 Anforderungen an die Pleuelverschraubung	101
4.10.2 Auslegung und Berechnung der Pleuelverschraubung	101
4.10.3 Gestaltung der Pleuelverschraubung	103
5 Kurbelgehäuse und Zylinderlaufbuchsen	105
5.1 Einleitung	105
5.1.1 Kräfte und Beanspruchungen	106
5.1.2 Entwicklungsziele	106
5.2 Kurbelgehäusebauarten	107
5.2.1 Maßnahmen zur Dämpfung der Geräuschabstrahlung	108
5.2.2 Hauptlagersitze	109
5.2.3 Kühlung	109
5.3 Kurbelgehäusewerkstoffe	110
5.3.1 Gusseisen	110
5.3.2 Aluminiumlegierungen und Werkstoffeigenschaften	111
5.3.2.1 Einfluss des Gießvorgangs auf die Werkstoffeigenschaften von Aluminiumlegierungen	114
5.3.2.2 Einfluss der Wärmebehandlung auf die Eigenschaften von gegossenen Aluminiumlegierungen	115
5.3.3 Magnesium	116
5.3.4 Werkstofftrends	117
5.3.5 Einfluss des Gießverfahrens auf die Gestaltung des Kurbelgehäuses	117
5.3.5.1 Sandguss	117
5.3.5.2 COSCASTTM-Verfahren	118
5.3.5.3 Formsand – „güner Sand“	118
5.3.5.4 CPS-Verfahren	118
5.3.5.5 Vollformgießverfahren (Lost-Foam-Verfahren)	119
5.3.5.6 Kokillenguss	119
5.3.5.7 Schwerkraftguss	119
5.3.5.8 Niederdruckguss	119
5.3.5.9 Druckguss	120
5.3.5.10 Squeeze Casting	120
5.3.5.11 Semi-Solid-Verfahren	120
5.4 Zylinderlaufbuchsen und Zylinderlaufflächen	121
5.4.1 Anforderungen an die Zylinderlauffläche	121
5.4.2 Zylinderlaufflächen in Aluminium-Kurbelgehäusen	121
5.4.3 Bauarten von Zylinderlaufbuchsen	123
5.4.4 Werkstoffe für Zylinderlaufbuchsen	127
5.4.5 Behandlung der Laufflächen von Zylinderlaufbuchsen	130
5.5 Leichtmetallzylinder	130
5.5.1 Leichtmetallzylinderbauarten für Kleinmotoren	131
5.5.2 Luftgekühlte Zylinder	131
5.5.3 Kanalformen und Ladungswechsel bei Zweitaktmotoren	132
5.5.4 Zylinder für Viertaktmotoren	135
5.5.5 Laufflächenbeschichtungen für Leichtmetallzylinder	135
Glossar	139
Sachwortverzeichnis	141

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