Maschinenteile, die gleitend im Mischreibungsgebiet arbeiten, gehen im allge- meinen nach einem kurzen Einlaufbereich mit relativ hoher Verschleissrate in einen ausgedehnten Bereich niedriger Verschleissrate (Tieflage) uber. Lange Laufzeiten koennen zu AEnderungen in der tribologischen Struktur fuhren, z. B. infolge Verbrauch der Additive, Vergroesserung des Spieles, wodurch meist eine Erhoehung der Beanspruchung resultiert mit der Folge einer groesseren Verschleiss- rate. Lastspitzen und Stoerfaktoren koennen dazu beitragen, den Bereich niedrigen Verschleisses zu verkurzen. Auch bei starker tribochemischer Wirkung infolge ungunstiger Kombination von Werkstoff und OEl kann es zu einem unzulassig hohen Verschleiss mit nachfolgendem spontanen Ausfall kommen. In diesen ver- schiedenen Verschleissbereichen laufen unterschiedliche Verschleissmechanismen ab. Im Einlaufbereich wahrend der Anpassung der Gleitflachen uberwiegt die adhasiv-abrasive Wirkung, da eine Reaktionsschicht noch nicht gebildet ist und somit nicht vor metallischer Beruhrung schutzen kann. Die dabei entstehen- den Partikel koennen metallischer und oxidischer Natur sein. In Verbindung mit dem Abtragen bilden sich temperaturgesteuert Reaktionsschichten aus /1/. Hier- durch wird an besonders gefahrdeten und damit stark erwarmten Stellen durch Reaktionsschichtbi Idung ein Versagen verhindert bzw. verzoegert. Bei Walzbeanspruchung wirkt sich zusatzlich der Mechanismus der Oberflachen- zerruttung in besonderem Masse aus. Nach einer mehr oder weniger langen In- kubationsphase mit niedrigerer Verschleissrate als bei Gleitbeanspruchung bilden sich Ermudungsanrisse, die schliesslich zum Ausbrechen verschieden grosser Partikel fuhren (Grubchenbi Idung), was bei Fortschreiten zum Ausfall des Bau- teiles fuhren kann. Der Vorgang der Grubchenbildung kann auch wahrend des Einlaufvorganges auftreten, der in der Regel zum Stillstand kommt. Bei diesen Verschleissvorgangen bzw.

Angeregt und unterstutzt durch die zustandigen Bundesministerien und unter Beteiligung der Industrie und zahlreicher Hochschulinstitute hat die Deutsche Forschungs- und Versuchsanstalt fur Luft- und Raumfahrt (DFVLR) in den Jahren 1978/79 eine Studie uber Triebwerksforschung und -technologie in der Bundesrepublik erarbeitet, die auch den viel- faltigen Technologietransfer in andere technische Bereiche erkennen liess. Die Vorstellung dieser Studie im Bundesministerium fur Forschung und Technologie (BMFT) vor Vertretern der Ministerien, der Industrie und der Forschung war Anlass zu einer intensiven Diskussion der energiepolitischen und volkswirtschaftlichen Bedeutung der Turbo- maschinen und der Konsequenzen fur die zukunftige Forschungs- und Entwicklungstatigkeit auf diesem Gebiet. Im Ausland sind aufgrund der Energiesituation neue, umfangreiche und ehrgeizige Forschungspro- gramme in Gang gekommen, die sich auch durch zunehmenden Kon- kurrenzdruck auf die deutsche Industrie am Weltmarkt auszuwirken beginnen. Die im BMFT angeregte Diskussion hat die in der Forschungsvereini- gung Verbrennungskraftmaschinen (FVV) zusammenarbeitende In- dustrie sowie die Forschung veranlasst, gemeinsam Vorstellungen uber die wichtigsten Ziele von Forschung und Entwicklung im Turboma- schinenbereich der nachsten zehn Jahre zu erarbeiten und hieraus eine systematische ubersicht uber die notwendig erscheinenden Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zu erstellen. Das Ergebnis dieser Bemuhun- gen - ein gemeinschaftlich von Industrie, Hochschulen und DFVLR ausgearbeiteter Orientierungsrahmen "Turbomaschinenforschung" - wird hiermit der interessierten Fachoeffentlichkeit und den Institutionen der Forschungsfoerderung vorgelegt. Dieser Orientierungsrahmen soll jedoch nicht nur mithelfen, die be- grenzt verfugbaren Forschungsmittel von Industrie und Staat fur FuE optimal einzusetzen.

Nach einem Uberblick uber die Beanspruchungsarten von Werk- stoffen werden die wichtigsten Verfahren zur HersteIIung von VerschIeiB-Schutzschichten vorgestellt, wobei die Verfahrens- temperatur als Ordnungskriterium dient. Es folgt eine Zusam- mensteIIung der fur das funktionelle Verhalten von Werkstof- fen mit VerschIeiB-Schutzschichten wichtigen Eigenschaften wie chemische Zusammensetzung, Phasenzusammensetzung, Gefuge, Harte, Harteverlauf u.a .. Die Moglichkeiten der VerschIeiB- und Reibungsminderung werden anhand von Beispielen aufgezeigt. AbschIieBend wird eine ZusammensteIIung der wesentlichen Aus- wahIkriterien gegeben. 10 Gliederung Zusamrnenfassung 10 Einflihrung 12 2 Verfahren und Beschichtungsmaterialien 14 3 Eigenschaften von Stahlen mit VerschleiBschutzschichten 21 4 Systemabhangiges VerschleiBverhalten 27 5 Auswahlkri terien 33 Li terat.ur 36 11 Einflihrung VerschleiB kann in vielen Bereichen der Technik auftreten, z.B. bei der Forderung von Rohstoffen, der Bearbeitung von Werkstoffen, in den zahlreichen Tribosystemen von Verbren- nungskraftmaschinen wie Lagern, Kolben/Zylinder, Nocken/ StoBel, Ventilflihrungen u.a. bis hin zu Bewegungssystemen der Feinwerktechnik. Dabei konnen neben tribologischen Beanspruchungen uch mecha- nische und korrosive Beanspruchungen wirksam werden. Mechani- sche Beanspruchungen wirken primar im Volumen, wobei die Querschnitte nach den bekannten Regeln der Festigkeitslehre auszulegen sind. Bei Biegebeanspruchungen und insbesondere bei Wechselbiegebeanspruchungen liegt die maximale Werkstoff- anstrenqung in den Oberflachenbereichen. Auch korrosive und tribologische Beanspruchungen sind auf die Oberflache kon- zentriert (Bild 1).

Bei dem Vorhaben, an Ko1benringen eines Verbrennungsmotors den hydrodynamischen Tragantei1 durch geeignete Formgebung und Oberf1achentopographie zu optimieren, weisen die Er- kenntnisse aus dem Motoren1auf in der bewahrten Serienaus- rUstung auf schon recht ausgewogene Reibpartner hin. Die auf eine Kurbe1we11en-Umdrehung bezogenen Werte der Durch- b1asemenge, des 01verbrauchs und des Zy1inderzwicke1ver- sch1eiBes fallen mit steigender Drehzah1 Uberproportiona1 und mit der Motor1aufzeit abo Die Ergebnisse der 1abormaBig-experimente11en und theo- retischen Arbeiten haben bisher keine Grund1age fUr eine praktische Erprobung in Motoren1aufen geboten. Die Vor- untersuchungen ob1iegen dem Partner des Forschungsvorhabens und 1aufen weiter. Lassen diese erkennen, daB ein groBerer hydrodynamischer Tragantei1 zu erwarten ist, wird dies in Motoren1aufen trotz Absch1uB des BMFT-Auftrags UberprUft. Dem Partner werden die Ergebnisse fUr seinen Sch1uBbericht mitgetei1t. FUr die praktische Erprobung dient a1s Versuchstrager der Mercedes-Benz-Motor OM 403 mit 236 kW bei 2500/min, ein 10-Zy1inder-V-Motor mit Direkteinspritzung und 15,95 Liter Hubraum. tiber ausfUhr1iche Vermessungen sind die fUr die Aufgaben- ste11ung wichtigen Motorentei1e Zy1inder1aufbuchse, Ko1ben- ringe und Ko1ben sorgfa1tig ausgewah1t worden. Bei diesen untersuchungen werden der 01- und Kraftstoff- verbrauch und die Durchb1asemenge konventione11 gemessen. FUr die Versch1eiBmessungen steht die Radionuk1idtechnik (RNT) zur VerfUgung, die kontinuier1iche MeBergebnisse 1iefert.

Urn das VerschleiSverhalten eines Walzkontaktes, der im Ma- schinenbau z. B. in Walzlagern, an Zahnradern, an Reibradge- trieben oder an Nocken-StoSel-Verbindungen auf tritt, besser vorhersagen zu konnen, ist es unumganglich, sich Kenntnisse tiber das physikalisch-chemische 'Geschehen' in einem Walz- spalt zu verschaffen. Dabei ist neben einer Vielzahl von Para- metern, die sich einstellende Schmierfilmhohe die wichtigste EinfluSgroSe. Bei elastohydrodynamischer Schmierung (EHD-Kon- takt) laSt sich die theoretische minimale Schmierfilmhohe h th bei Linienkontakt nach der von DOWSON und HIGGINSON /1/ min und 1967 von DOWSON /2/ modifizierten Gleichung berechnen: In dieser Gleichung bedeuten: Filmparameter H . - m nth G. oe. DegreesE' Werkstoffparameter Geschwindigkeitsparameter Belastungsparameter mit h. - theoretische Spaltweite (minimale) m nth R - dynamische Viskositat beim Druck von 1 bar "l. 0 und Temperatur in der Einlaufzone u hydrodynamisch wirksame Geschwindigkeit 1 reduzierter Elastizitatsmodul F 23 POISSON'sche Konstante Druck-V i sko si tatskoeffizient Q auf die Zylinderrolle wirkende Kraft 1 Spal tlange s Nach den Berechnungen von DOWSON und HIGGINSON tritt in der Auslaufzone des Kontaktes eine zweite Druckspitze auf. Sie ist die Folge des rUckfedernden, elastischen Werkstoffs und bewirkt eine EinschnUrung des ansonsten nahezu parallelen SchmiersIJal tes (Bil d 1) - . des Werkslotfs - "'''""' /// / /' Drucl

Die Belage von HeiBsinter-Siebmaschinen sind infolge extremer thermischer und mechanischer Beanspruchungen einem starken Ver- schleiB unterworfen. Sie erreichen je nach den vorliegenden Be- triebsbedingungen Standzeiten von ca. 2 bis 6 Monaten. Ziel des Forschungsvorhabens "Verschl ei Bmi nderung an Hei Bsi nter-Si ebma- schinen" ist, durch konstruktive Verbesserungen und beanspru- chungsgerechte Werkstoffauswahl einen Beitrag zur Senkung der hohen Instandhaltungskosten zu leisten. Hierzu wird das Tribosystem HeiBsinter-Siebmaschine auf der Grundlage von umfangreichen Betriebsmessungen, laboruntersu- chungen und theoretischen Betrachtungen in Anlehnung an die DIN 50320 bezuglich seiner technischen Funktion, der tribologi- schen Beanspruchungen, der Struktur, der VerschleiBkenngroBen sowie der VerschleiBschwerpunkte und der Ausfallkriterien ana- lysiert. Aus der Analyse des Systemverhaltens werden Vorschlage in Bezug auf eine verschleiBmindernde Betriebsweise und eine verschleiBgerechte konstruktive Ausbildung der Belage zur Sen- kung der verschl ei Bbedi ngten Instandhal tungskosten abgel ei tet, die zum Teil im Betrieb erfolgreich erprobt wurden. Ferner wird das VerschleiBverhalten von mehreren in Betriebsversuchen ein- gesetzten Werkstoffen dem des zur Zeit ublichen Plattenwerk- stoffs gegenubergestellt. 10 Vorwort Die diesem Bericht zugrundeliegenden Arbeiten wurden mit Mit- teln des "Bundesministers fur Forschung und Technologie" und der "Europaischen Gemeinschaft fiir Kohle und Stahl" gefordert. Fur di e groBzugi ge Unterstutzung sei an di eser Stell e gedankt.

Reibung und VerschleiB verursachen an Maschinen und technischen Anlagen in der Industrie erhebliche Verluste durch Minderung der Lebensdauer und des Wirkungs- grades. Weitgehend unbekannt ist der erschreckend hohe Betrag, zu dem sich hier- durch die Kosten fUr Energieaufwand, Instandhaltung, fUr Ersatzteile und Aus- fallzeiten in unserer deutschen Volkswirtschaft aufaddieren. Verscharft wird die Situation dadurch, daB die internationale Konkurrenz der deutschen Industrie Maschinenanlagen mit groBeren Leistungsdichten, erhohten Bauteilauslastungen und verbesserten Wirkungsgraden abverlangt. Mit dieser Entwicklung wachsen aber auch die durch Reibung und VerschleiB bedingten Schwierigkeiten erheblich an. Diese Erkenntnisse und die Einsparmoglichkeiten an Rohstoffen und Energie er- fordern groBe Anstrengungen, um mit den Problemen der Reibung und des Ver- schleiBes fertig zu werden. Hier kann das systematische Zusammenwirken mehrerer Wissensgebiete in dem interdisziplinaren Fach "Tribologie" einen beachtlichen Beitrag liefern. Nach Offenlegung der Situation in der Bundesrepublik Deutschland in dem BMFT- Forschungsbertcht "Tribologie" entschlol3 sich das Bundesministerium fUr Forschung und Technologie (BMFT) im Rahmen seines Rohstofforschungs-Programms zu einer schwerpunktmaBigen Forderung der Tribologie mit einer Laufzeit von zunachst 6 Jahren und einem Fordervolumen in Hohe von ca. 37 Mio DM im Rahmen der Projekttragerschaft des Instituts fUr Werkstoff-Forschung der Deutschen Forschungs- und Versuchsanstalt fUr Luft- und Raumfahrt e. V. (DFVLR). Koln. Die Forderung begann 1978, heute werden ca. 100 Vorhaben gefOrdert.

Teillastrechnungen fUr konventionelle Dampfkraft erksblOcke sind notwendig, um verschiedene Bauarten von KraftwerksblOcken mit unterschiedlichen Regelkonzepten nicht nur bei Auslege-, sondern auch bei Teillast vergleichen zu kOnnen. Au erdem sind solche Rechnungen die Voraussetzung zur Untersuchung von Kombi - BIOcken, die bei Teillast betrieben werden sollen. Bei der Beurteilung des Teillastverhaltens ist zwischen dem "station:1ren" und dem "dynamischen" Verhalten der Anlage zu unterscheiden. Die Kenntnis des station:1ren Betriebsverhaltens ist eine der Voraussetzungen fUr Untersuchungen des dynamischen Regelverhaltens. Aus diesen GrUnden wurde am Institut fUr Dampf- und Gasturbinen der RWTH Aachen ein Verfahren entwickelt, das in diesem Bericht vorgestellt wird, mit dem das station:1re Teillastverhalten eines Dampfkraftwerksblockes aus dem Teillastverhalten seiner Einzelkomponenten vorauszubestimmen ist. Damit ist die MOglichkeit gegeben, sowohl die Regelungsart, die Schaltung und die Anpassung der Einzelkomponenten im Hin- blick auf das Teillastverhalten eines Dampfkraftwerksblockes zu optimieren, als auch das Teillastverhalten von Kombi-BlOcken zu untersuchen. - 4 - 2. Das Teillastverhalten von konventionellen Dampf- kraftwerksblOcken Das Teillastverhalten eines konventionellen Dampfkraftwerks- blockes l et sich durch folgenden Wirkungsgrad charakterisieren (2.1) n - Hierin bedeuten P: die elektrische Leistung, die an der Unterspannungs- klemme des Netztransformators zur VerfOgung steht und EDT: der dem Kessel zuzufOhrende Prim renergiestrom. Das negative Vorzeichen ergibt sich aus der hier und im folgenden benutzten Konvention, nach der einem System zugefOhrte Leistungen positiv und entzogene Leistungen negativ anzusetzen sind.

Aus den Ergebnissen und mit der gewahlten Auswertemethode erhielt man eine Bestatigung fUr die Bestimmung der Obergangsdrehzahlen von Welle in axial durchstramten Kohlegleitlagern. Es stellte sich als richtig heraus, die elastohydrodynamische Komponente der hydrostatischen Kom- ponente zu Uberlagern. Die statistische Kontrolle der durchgefUhrten Messungen und Auswertungen ergab, daB die Werte der Standardabweichun- gen fUr das Verhaltnis derexperimentell und der rechnerisch bestimm- ten GraBen hinreichend klein ausfielen. Dies stellt die Eignungsbesta- tigung fUr die angewandte Arbeitshypothese und fUr den technisch- pragmatischen Berechnungsalgorithmus dar. Summary The results and the chosen evaluation methods verify the determination of the transition speeds of shafts in carbon journal bearings with an axial flow. It proved to be correct, to achieve the total bearing capacity by superimposing the elastic hydrodynamic component to the hydrostatic component. The statisti al check of the performed measure- ments and evaluation revealed small values for the standard deviations concerning the ratio of the experimentally obtained parameters to the calculated ones. This verifies the applicability of the used working hypothesis and the technical-pragmatical calculation algorithm.

Bei den experimentellen Untersuchungen, die im Rahmen dieser Arbeit durchgefuhrt wurden, konnte nachgewiesen werden, daB bis auf die Anfangsphase der VerschleiB linear mit dem Spanweg zunimmt. Die weiteren Ergebnisse sind: 1) Ein verschleiBgunstiger MeiBel sollte einen moglichst groBen Freiwinkel haben. Dieser wirkt sich zudem gUnstig auf den Spankraftbedarf aus. 2) Ein verschleiBgUnstiger MeiBel sollte einen mog- lichst kleinen Spanwinkel haben. Da diese Forderung im Gegensatz zu den Erkenntnissen bezuglich des Spankraftbedarfs steht, muB ein KompromiB ange- strebt werden, so daB spanwinkel urn 20 Degrees als optimal angesehen werden konnen. 3) Es gibt eine verschleiBgUnstige MeiBelbreite: diese ist fur die Versuchsbedingungen zu b = 10,5 mm ermittelt worden. 4) Es gibt eine spanwinkelabhangige, verschleiBgUnstige spantiefe: diese ist fUr die Versuchsbedingungen zu s = 28,4 mm (fur r = 20 Degrees) ermittelt worden. 5) Die Schneidkantentemperatur verhalt sich in Bezug zur MeiBelgeometrie analog den Spankraften, die gemessenen Temperaturen lagen im Bereich von ca. 200 Degrees C. 6) Unter ungUnstigen Bedingungen kann es zum Aufgluhen der Schneidkanten kommen, was sicherlich zur ZUndung eines CH - Gemisches fUhren wird. 4 -93- 7) Die Schneidkantentemperatur wird von der Span- geschwindigkeit deutlich beeinflu8t. Es liegt keine lineare Abhangigkeit yore Es ist vielmehr zu vermuten, da8 der Temperaturverlauf sich ent- sprechend dem von Hosseini gefundenen Reibungs- koeffizientenverlauf verhalt. 8) Der aus dem Auftragschwei8material Abra Tec her- gestellte Mei8el wies ein erheblich ungUnstigeres Verschlei8verhalten als die Hartmetallmei8el auf. Entsprechend dem hohen Materialabtrag steigen auch die Spankr fte an.

In diesem Band werden die Analyse und der Entwurf aktiver Analognetzwerke, der als Querschnittsaufgabe fur die Elektrotechnik, die Informationstechnik, fur die Regelungstechnik und fur die elektronische Mess- technik besondere Bedeutung hat, aufbauend auf den Ergebnissen der WTB-Bande Grundlagen und Entwurf passiver Analogzweipole, Netzwerk I II Entwurf passiver Analogvierpole, Netzwerke besprochen. Inhaltlich wird zunachst auf RO-aktive Netzwerke als moderne Realisierungsvariante hingewiesen und danach auf die Anschlussbedingungen zur passiven Tech- nik. Vergleichsweise breit werden die "aktiven Elemente" und die Analyseverfahren besprochen. Anhand der dargelegten Gesetze ist es moeglich, sowohl manuell (bei einfacheren Aufgaben) als auch mit Hilfe von daraus ableitbaren Rechenprogrammen rationell zu Resultaten zu gelangen. Aufgenommen sind in diesem Hauptabschnitt Probleme der Stabilitatsbeurteilung, und es werden schon angemessen die Begriffe Toleranzempfindlichkeit und Anfachung einbezogen. Die Wirksamkeit und Nutz- lichkeit dieser Kenngroessen wird anhand einer Gegen- uberstellung der RO-Resonatoren demonstriert. Im Hauptabschnitt Netzwerkentwurf werden typische Appro- ximationsansatze und (katalogisierte) -ergebnisse vor- gestellt, die eine originelle Erganzung zu herkoemmlichen Moeglichkeiten sind. Schwerpunkt sind die RO-aktiven Realisierungsmethoden 6 Vorwort Kaskadentechnik und Direkte Technik (basierend auf passiven Bezugsnetz- werken bzw. ausgefuhrt als mehrfachgekoppelte An- ordnungen). Infolge ihrer UEbersichtlichkeit und des ausgereiften Standes bezuglich ihrer Resultate kommt nach wie vor der zuerst genannten Moeglichkeit dominierende Bedeutung in der Praxis zu. Trotzdem werden auch die Varianten der direkten Realisierung, speziell das univer- selle Konverterkonzept und die Multi-loop-feedback (oder kurz: MLF-)Methoden, bis zu durchgerechneten Anwendungsbeispielen entwickelt, - da sie prinzipiell leistungsfahiger sind.

Die 1. Auflage dieses Buches, vor 25 Jahren erschienen, hat eine weltweite Verbreitung gefunden. Es sind englische, japanische, portugiesische, spanische und turkische Aus- gaben bekannt geworden. Damit hat die Zielsetzung, sowohl den Studierenden an Technischen Universitaten und Fachhochschulen als auch den Konstrukteuren in der Praxis ein Lehr-und Arbeitsbuch in die Hand zu geben, eine schoene Bestatigung ge- funden. Diese bewahrte Konzeption wurde auch fur die Neuauflage beibehalten. Die Neube- arbeitung konnte also auf die Berucksichtigung des heutigen Standes von Wissenschaft und Praxis auf dem Fachgebiet der Maschinenelemente beschrankt werden. Sie umfasst den Fortschritt der Normung und Vereinheitlichung und die jetzt festgelegten SI-Ein- heiten (m, kg, N, kW, K). Durch konsequente Verwendung dieser Einheiten konnte weitestgehend auf Zahlenwertgleichungen verzichtet werden. Die Festigkeitsberechnung der Achsen und Wellen - der wohl am haufigsten ge- brauchten Maschinenteile - wurde neu gestaltet. Die verschiedenartigen Kerbwirkun- gen koennen nunmehr durch Form- und Kerbwirkungszahlen unter Berucksichtigung der Werkstoffeinflusse erfasst werden. Im Kapitel Werkstoffe ist ein ausfuhrlicher Abschnitt uberKunststoffeaufgenommen worden, der helfen soll, aus der Vielfalt den fur die jeweilige Aufgabe gunstigsten Werk- stoff zu wahlen. Die Berechnung der Schraubenverbindungen wie auch der Gleitlager lehnt sich an die nunmehr vorliegenden VDI-Richtlinien an, um so einer einheitlichen Berechnung den Vorzug zu geben. Die Ausfuhrungen uber die Schmierstoffe wurden entsprechend den heutigen Erkenntnissen erweitert. Neue Technologien und Bauweisen, wie z. B. das Metallkleben und Leichtmetall- verbindungen, sind behandelt, zahlreiche neue Maschinenelemente aufgenommen wor- den. Genannt seien hier nur neuartige Wellen-Naben-Verbindungen, Ausgleichkupp- lungen, Lagerbauformen, Schrauben, Muttern und Sicherungen.

Enthalt die Zerspanungs-Steuerung bei der Drehbearbeitung eine Schnittleistungsregelung(Grenzregelung), so liegt eine Festwertregelung vor mit einer Strecke, deren Verstarkung unbekannt, stark unterschiedlich und schnell veranderlich sein kann. Um eine brauchbare Regelung sicherzustellen, wurde - aus gehend von einem adaptiven Regelsystem mit variabler Strek kenverstarkung - ein "Regelsystem mit ModellrUckkopplung fur variable Streckenverstarkung" entwickelt und sein Ver halten untersucht. Fur kleine Auslenkungen um den Arbeitspunkt ist das System linearisierbar. Es entspricht dann vollig dem linearen Re gelsystem mit ModellrUckkopplung und erlaubt, die dafUr be kannten Methoden und Verfahren anzuwenden. Da das dynamische Eigenverhalten des Systems von der Strek kenverstarkung unabhangig ist, ist grundsatzlich ein belie big grofier Verstarkungsfaktor der Strecke zulassig. Eine Einschrankung in Bezug auf die zulassige Schnelligkeit der Verstarkungsanderungen ist nicht erforderlich, da eine Sy stemstruktur fUr multiplikativ wirkende Storungen vorliegt, die der klassischen linearen Systemstruktur fUr additiv wirkende St'orungen entspricht. Die Untersuchung des dynamischen Verhaltens erfolgt in der Zustandsebene, wobei fUr Strecke und Modell je ein Verzo gerungsglied 1. Ordnung angesetzt wird. Trotz dieser star ken Vereinfachung sind einige grundsatzliche Erscheinungen festzustellen, die fUr das Verstandnis des Verhaltens von Systemen hoherer Ordnung von Nutzen sein konnen."

1m Rahmen eines Forschungsvorhabens (IV A 3-5081) des Land- amtes fUr Forschung wurden in den Jahren 1971 und 1972 am Werk- zeugmaschinenlabor der TH Aachen grundlegende Untersuchungen durchgefUhrt, die zu dem Ergebnis fUhrten, daB Kleinrechner grtind- satzlich in der Lage sind, die BeViegungsablaufe von numerischen Werkzeugmaschinen zu steuern, sowie StellgroBen an die I'laschine auszugeben und auBerdem zeitunkritisch die Haschinensignalanderungen zu bearbeiten. Als Erganzung zu diesem Forschungsvorhaben erteilte das Landesamt fUr Forschung fUr die Jahre 1973 und 1974 dem '({erk- zeugmaschinenlabor einen weiteren Forschungsauftrag (IV B 1-5431), in dem die IvloGlichkeiten untersucht werden sollten, das in dem Vor- haben IV A 3-5081 realisierte CNC-System, be tehend aus einer CNC- Steuerung und einer Revolverdrehmaschine, durch anwenderorientierte und prozeBbedingte Systemerganzungen zu verfeinern und auBerdem den Auslastungsgrad dieser Steuereinheiten durch Ubernahme zusatzlicher Funktionen zu erhohen. Die im folgenden beschriebenen Ergebnisse der dicsbezUglich durchge- fUhrten Forschuncsarbeiten unteilen sich in - prozeBbedingte Systemerganzungen, die sich r.: tit Problemen des Gewindeschneidens auf zylindrischen oder kegeligen Korpern sowie der digitalen Glattung bei Schnittmotorantrieben be- schaftigen, - anwenderorientierte Systemerganzungen, unter denen Erstellungs- und Korrekturmoglichkeiten von NC-Lochstreifen zu verstehen sind - Systemerweiteru. 'lgen durch die Ubernahme von logischen steuerungs- funktionen der AnpaBsteuerung numerischer ', '!erkzeugmaschinen und durch die ealisierung von Hilfsmitteln, mit denen die ?erti- gungseinrichtung automatisch Uberwacht werden w. nn. 2 2. Erarbeitung der Struktur und ArbeitsVieise erganzender Systemteile zu einer Basis-CNC 2. 1 Die digitale Glattung Bei Verwendung von Schrittmotorantrieben soll dieser Baustein uni- versell, d. h.

Die am Anfang des 20. Jahrhunderts von Nikola Tesla erfundenen und gebauten Reibungsturbomaschinen fanden in der damaligen technischen Welt kaum Beachtung. Erst anfangs der sechziger Jah- re rUck ten die Reibungsturbomaschinen wieder mehr in den Vorder- grund des technischen Interesses, insbesondere in den Vereinig- ten Staaten von Amerika, in der Sowjetunion und in Japan. Sinn und Zweck des am Institut fUr Dampf- und Gasturbinen der RWTH Aachen durchgefUhrten Forschungsvorhabens fUr die Untersu- chungen an einer Reibungsturbine war es, theoretische Uberlegun- gen experimentell nachzuprUfen und den GUltigkeitsbereich der ana- lytischen Betrachtungen einzugrenzen. Am Anfang wurde e ne Turbinenanlage fUr l entworfen. Die Vorver- suche zeigten, daB ein Messen der Geschwindigkeiten mit einem Hitzdraht in l nicht moglich ist. Da auBer der Hitzdraht-MeBme- thode jedoch fUr Messungen in engen Spalten keine andere MeBme- thode zur VerfUgung steht, wurde eine Versuchsanlage fUr Luft aufgebaut. FUr das Messen kleiner Massenstrome wurde eine eigene Venturi-DUse entwickelt, fUr das Eichen des Hitzdrahtes bei sehr kleinen Geschwindigkeiten ein kleiner Eichkanal gebaut. 1m FaIle einer laminaren inkompressiblen Stromung konnen die Leistungskennlinien einer Reibungsturbine berechnet werden, wenn die Wandschubspannungen bekannt sind. Urn die Wandschubspannun- gen zu bestimmen, sind die Geschwindigkeitsprofile zwischen den Kreisringscheiben genau gemessen worden. 1m Gegensatz zu den bisherigen Erkenntnissen aus der Literatur ist die Form des Ge- schwindigkeitsprofiles zwischen zwei Kreisringscheiben offenbar allein durch die Art der Stromung bestimmt (laminar, laminar- instabil, turbulent) und nur von der viskogeometrischen Zahl a hangig.

Unter den im Maschinenbau ublichen Verfahren zur Verbesserung tech nologischer Eigenschaften hochbeanspruchter Masohinenelemente wird das Nitrieren von Eisenwerkstoffen mit wachsenden Betriebsanforderun gen mehr und mehr angewendet. Gegenuber normaler Oberflachenhartung durch Martensitbildung weist dieses Verfahren als thermochemische Oberflachenbehandlung Besonderheiten auf, die ihm in vielen Fallen selbst gegenuber der Einsatzhartung den Vorrang geben. Wahrend sich ubereinstimmend mit der Spalthartung die Oberflachen harte sowie die Biege- und Walzdauerfestigkeit erhohen, sind im Be sonderen die MaBanderungen so gering, daB eine Nachbearbeitung ent fallen und die Fertigbearbeitung vor dem Nitrieren erfolgen kann. Durch die sich ergebenden Aufwands- und Zeiteinsparungen werden ge genuber der Einsatzhartung wirtschaftlich gUnstigere Produktionsbe dingungen geschaffen. Technologische Vorteile sind die hohere VerschleiBfestigkeit, verbun den mit gUnstigeren Gleit- und Notlaufeigenschaften, ferner die je 0 nach Werkstofflegierung hohere AnlaBbestandigkeit bis zu 500 C und die verbesserte Korrosionsbestandigkeit normallegierter Werkstoffe. EinschlieBlich einer im Bereich der Eisenwerkstoffe weitgehenden Unab hangigkeit, die selbst eine erfolgreiche Nitrierbehandlung ferriti scher bzw. austenitischer Eisenwerkstoffe gestattet 1], bieten sich hervorragende Verglitungseigenschaften an, die z.Z. durch die drei Verfahren Gas-. Bad- und Ionitrieren erreichbar sind."

Eine Aufgabensammiung mit zahlreichen praxisnahen Aufgaben und Abbil dungen erganzt dieses Lehrboch. Beide Bucher sind in den Neuauflagen in Inhalt und Gliederung sorgfaltig aufeinander abgestimmt, so da sowohl im Unterricht als auch im Selbststudium vorteilhaft mit diesen nebeneinander gearbeitet werden kann. Abschlie&nd mochten wir den Firmen danken, die durch Oberlassung von Zeichnungen und sonstigen Unterlagen unsere Arbeit wesentlich unterstutzt haben, und ebenso den Benutzern des Buches fur Anregungen und Hinweise, fur die wir auch weiterhin sehr dankbar sind. Unser Dank gilt auch dem Verlag fur das verstandnisvol1e Eingehen auf unsere Anderungswtinsche. Braunschweig/Nurnberg, im September 1971 Hermann Roloff Wilhelm Matek Inhaltsverzeichnis 3. Statische Belastung 24 A. Allgemeine Grundlagen a) Festigkeitsbegriffe 24 1. Grundbegriffe und Arten der b) Gewaltbruch 26 Maschinenelemente c) Zulassige Spannung bei statischer Belastung 26 2. Allgemeine Gestaltungs. und Berechnungsregeln 1 27 4. Dynamische Belastung a) Zeichnung 1 a) Dauerfestigkeits begriffe 27 b) Gestaltung 3 b) Dauerfestigkeitsschaubilder c) Berechnung 4 und Dauerfestigkeitswerte 29 c) Kerbwirkung 31 B. Normzahlen und Passungen d) Dauerbruch 34 e) Nutzdauerfestigkeit 35 1. Allgemeines 6 f) Zulassige Spannung 36 Normzahlen (Vorzugszahlen) 6 2."

a) Begriffsbestimmung fur Kolbenverdichter Man versteht unter Kolbenverdichtern Maschinen, die durch Bewegung eines Kolbens Gase aus Raumen niedrigen Drucks in solche hoeheren Drucks foerdern. Dabei handelt es sich z. B. um Foerderung von Luft aus der Atmosphare in eine Druckluftanlage; oft dienen Verdichter aber auch zur Foerderung von Gasen in der Energieverteilung oder in der Industrie, wie Leuchtgas, Erdgas, Sauerstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Synthesegas und dergl. oder von den in der Kaltetechnik verwendeten Gasen wie Kohlensaure, Ammoniak, Frigen u. a. Die ublichen Benennungen solcher Verdichter richten sich nach den Druck- bereichen; man spricht von Vakuumpumpen, bei Kondensationsanlagen auch Luftpumpen genannt, zur: Foerderung von Gasen oder Dampfen aus Raumen, in denen Unterdruck herrscht; 2 Geblasen bis zu einem Druck von 3 kp/cm fur Hochoefen und Stahlwerke, als Spul pumpen fur Zweitaktmotoren u. a.; 2 Kompressoren schlechthin fur Drucke ungefahr von 3-12 kp/cm, meist zur Erzeugung von Druckluft fur Energieubertragung zum Antrieb von Druckluft- werkzeugen; 2 Hochbuckkompressoren bis ungefahr 500 kp/cm hauptsachlich fur Luft und technische Gase; bis zu den H oechstdruckkompres8oren der chemischen Industrie mit einem Bereich von 2 500 bis zu 2500 kp/cm - Alle Kolbenverdichter arbeiten nach dem Verdrangungsprinzip mit Raum- vergroesserung zum Ansaugen und mit Raumverkleinerung zum Verdichten im Gegensatz zu den Stroemungsverdichtern mit stetiger dynamischer Druck- erzeugung. Die Kolbenverdichter werden eingeteilt in H'ubkolbenverdichter mit einem in einem Zylinder geradlinig hin- und hergehenden Kolben und in Drehkolbenver- dichter mit in einem Gehause sich bewegendem Drehkolben (Roots-Geblase, Schieberverdichter, Schraubenverdichter und dergl. ).

Die Verarbeitung des zahflussigen heissen Glases, und nur die soll hier behandelt werden, unterscheidet sich grundlegend von den sonst in der Technik ublichen Herstellungsverfahren. Die starke Temperaturab- hangigkeit der Verarbeitungseigenschaften des Glases, und hier vor allem der Zahigkeit, bringt es mit sich, dass Formgebungsvorgang und Ab- kuhlung des Glases sehr genau aufeinander abgestimmt werden mussen. Den Temperaturverhaltnissen in den Formgebungsorganen der Maschine und dem zeitlichen Ablauf der Formgebung kommt damit eine domi- nierende Bedeutung zu. Diese Besonderheit des Glases auf der einen und die vielfaltigen aus Glas hergestellten Gegenstande mit den damit ver- bundenen sehr verschiedenen Qualitatsanspruchen auf der anderen Seite haben es mit sich gebracht, dass das Gebiet der Glasmaschinen im Maschinenbau eine Sonderstellung einnimmt. Die Literatur auf diesem Gebiet ist sehr luckenhaft und zudem weit verstreut. Die einzige zusammenfassende Darstellung auf diesem Gebiet, das Buch Maschinelle Glasverarbeitung von A. WENDLER, ist seit langem vergriffen und zudem von der technischen Entwicklung uberholt. Sein Manuskriptentwurf fur eine zweite Auflage wurde leider nicht mehr druckreif. Bei der zunehmenden Spezialisierung auf dem Gebiet der Glasmaschinen fallt es nicht nur dem Anfanger schwer, sich einen Ein- blick in die verschiedenen Verfahren und Maschinen zu verschaffen, auch der Glasfachmann hat Muhe, uber sein enges Spezialgebiet hinweg das Gesamtgebiet der Glasverarbeitung zu uberblicken. Aus dieser Situation heraus hat sich der Fachausschuss IV Glasmaschinentechnik der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft entschlossen, die Herausgabe eines Buches Glasmaschinen anzuregen und zu unterstutzen, mit dem Ziel, den derzeitigen Stand des Glasmaschinenbaus unter Berucksichti- gung der geschichtlichen Entwicklung zusammenfassend darzustellen.

UEber die zweckmassige Art und gunstige raumliche Anordnung von Bedienteilen - wie Handrader, Kurbeln und Hebel-gibt es eine umfangreiche Literatur. Sie ist jedoch fast ausnahmslos beschrankt auf folgende Anwendungsfalle : 1. a) Einstellen eines mit dem Bedienteil gekoppelten Zeigers auf eine gewunschte Lage. b) Nachfahren einer sich bewegenden Marke mit einem Zeiger, der mit dem Bedienteil gekoppelt ist. c) Falle a) und b) jeweils bei einer Teil- oder vollen Umdrehung oder bei meh reren Umdrehungen des Bedienteils ; bei unterschiedlichen Drehwider standen. 2. a) Einleitung eines moeglichst grossen Energiebetrages in das Bedienteil bei einer Umdrehung oder mehreren aufeinanderfolgenden Umdrehungen des Bedienteiles. b) Einleiten eines moeglichst grossen statischen Drehmomentes oder einer moeg lichst grossen Kraft in das ganz oder nahezu feststehende Bedienteil. Anscheinend fehlen aber noch Untersuchungen uber die zweckmassige Art und Lage von Bedienteilen, an denen vom Menschen Arbeit geleistet werden soll, in 0 dem er sie um weniger als 360 wiederholt gegen einen Arbeitswiderstand hin bewegt und unbelastet zuruckbewegt. Da solche Arbeitsbedingungen in der Praxis haufig vorkommen - wie u. a. in diesem Bericht nachgewiesen wird -, ist eine Untersuchung hieruber angebracht. Um Klarheit fur den folgenden Bericht zu schaffen, mussen zunachst einige De finitionen gegeben werden: "Handpresse" ist eine Presse, deren fur den Arbeitsvorgang notwendige Energie vom Menschen uber seine Hand in sie eingeleitet wird. Die Energiezufuhr durch den Menschen erfolgt uber das "Bedienteil" : "Bedienteil" ist das Bauteil, uber das ein Mensch auf eine Vorrichtung die fur die Arbeitsaufgabe noetige Energie ubertragt.