Fundiert und methodisch sauber fuhrt dieses Buch in die mathematischen und geometrischen Grundlagen der ebenen Kinematik sowie der Raum- und der Roboterkinematik ein. Anhand von zahlreichen Beispielen und einer Vielzahl von Illustrationen werden die hier verwendeten Verfahren erlautert. Die sehr allgemeine Darstellung versetzt den Leser in die Lage, neuartige Problemstellungen mit diesen Methoden zu bewaltigen. Insbesondere wird die UEbertragung auf den Computer erleichtert. Auch die klassischen Ergebnisse der ebenen und der Raumkinematik wurden so modern aufbereitet, dass ein nahtloser UEbergang zu neuesten Forschungsergebnissen der Roboterkinematik geschaffen wird. Die Autoren sind namhafte Hochschullehrer aus Technik und angewandter Mathematik.

Dieses bekannte und bewahrte Fachbuch zur Festigkeitsberechnung fuhrt die im Maschinenbaustudium gelehrten Grundlagen uber Werkstoffkunde, Mechanik und Maschinenelemente zusammen. Es ist frei von unnoetigem Ballast, klar aufgebaut und gibt in ubersichtlicher Form die wesentlichen Festigkeitsprobleme im Dampfkessel-, Behalter- und Rohrleitungsbau wieder. Der Autor der Neuauflage brachte das Werk auf den neuesten Stand der Technik und erweiterte es um ein Kapitel uber Explosionsfestigkeit von Apparaten und Rohrleitungen und um ein Kapitel uber Spannungsbewertung explosionsdruckstossfesten Bauteilen. Das Buch berucksichtigt die seit 1990 neu erschienenen AD-Merkblatter, insbesondere zur Spannungsbewertung. Es ist sowohl fur den in der Praxis tatigen Ingenieur als auch fur Studierende eine wertvolle Hilfe und Anleitung bei der Loesung von Festigkeitsfragen.

Dieses Buch gibt eine fundierte Einfuhrung in die Methoden der Qualitats- und Zuverlassigkeitssicherung bei der Entwicklung und Produktion von Geraten und Systemen. Der Schwerpunkt liegt auf der Anwendung, vor allem auch in Verbindung mit der ISO 9001 und der EU-Produkthaftungsregelungen. Zahlreiche Beispiele, Abbildungen und Tabellen illustrieren die praxisnah aufbereiteten, sauber mathematisch begrundeten Inhalte. Dem Leser wird somit ein rascher Einstieg in Theorie und Praxis der Qualitats- und Zuverlassigkeitssicherung geboten, der auch fur das Selbststudium geeignet ist. Das Werk richtet sich sowohl an Entwicklungsingnieure, Projektleiter, Qualitatsfachleute, Produktionsingenieure sowie Ingenieure in Marketing und Vertrieb als auch an Studenten an Fachhochschulen und Universitaten.

Die Bande der Maschinen- und Konstruktionselemente haben sich als Standard-Lehrbucher an technischen Hochschulen fur die konstruktionstechnischen Vorlesungen durchgesetzt. Gemass dem Grundlagencharakter der Vorlesung wird der Schwerpunkt auf ableitbares, systematisiertes Wissen gelegt und das Gelernte an zahlreichen Berechnungsbeispielen eingeubt. Der umfangreiche Prufungsstoff wird vollstandig abgedeckt, verstandlich dargestellt und didaktisch gegliedert. Wegen der umfassenden und systematischen Darstellung und der zahlreichen Literaturverweise wird das Werk auch von Konstrukteuren als Nachschlagewerk eingesetzt. Der dritte Band behandelt die physikalisch-mechanischen und werkstoffkundlichen Grundlagen fur elastische Elemente, Federn, Achsen, Wellen, Dichtungen, Reibungs- und Schmierungsprobleme sowie Lagerungen.

Die vorliegende Dissertation entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut fur Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) der Technischen Universitat Munchen. Herrn Prof. Dr. -Ing. J. Milberg und Herrn Prof. Dr. -Ing. G. Reinhart, den Leitern dieses Instituts, gilt mein besonderer Dank fur die wohlwollende und stete Unterstutzung sowie fur die vielfaltigen Anregungen, die zum Gelingen meiner Arbeit entscheidend beigetragen haben. Herrn Prof. Dr. -Ing. J. Heinzl, dem Leiter des Lehrstuhls fur Feingeratebau und Getriebelehre der Technischen Universitat Munchen, danke ich fur die UEbernahme des Korreferates und die aufmerksame Durchsicht der Arbeit. Daruberhinaus danke ich allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des iwb und allen Studenten, die mich in meiner Arbeit unterstutzt haben, sehr herzlich. Regensburg, im Dezember 1995 Volk er Trucks Inhaltsverzeichnis Bezeichnungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IV 1 Einfuhrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1. 1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1. 2 Stand der Forschung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1. 2. 1 Berechnung von Getriebestrukturen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1. 2. 2 Berechnung von Werkzeugmaschinenkomponenten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1. 3 Zielsetzung der Arbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2 Theoretische Grundlagen der Schwingungslehre . --. --. -. . --. . . . . . -. . -. -. . -. . . . . 13 2. 1 Schwingungen an Werkzeugmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2. 2 Grundprinzipien der Strukturdynamik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2. 2. 1 Die Methode der Finiten Elemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2. 2. 1. 1 Aufstellung der Elementmatrizen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2. 2. 1. 2 Richtungstransformation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2. 2. 1. 3 Superposition der Elementmatrizen aufSystemebene . . . . . . . . 20 2. 2. 2 Dynamische Analyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2. 2. 2. 1 Modale Berechnung mechanischer Strukturen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2. 2. 2. 2 Dynamische Kenngroessen und Systemverhaltnisse . . . . . . . . . . . . . . 23 2. 2. 2. 3 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3 Modellbildung von Getriebestrukturen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Ohne grossen mathematischen Aufwand, unter Nutzung der Kennlinien (Black-box-Prinzip) vermittelt dieser UEberblick das physikalische Verstandnis fur die zahlreichen Bauarten und Varianten. Mit Hilfe des Buches, das viele praktische Einbaubeispiele enthalt, findet der Anwender aus der Menge der Moeglichkeiten die beste Loesung fur sein Problem.

Der Schwerpunkt dieses Buches liegt in der praktischen Anwendung und Einfuhrung von Finite-Elemente-Programmen. Bevor fur eine teure Investition in FE-Systeme entschieden wird, ist eine realistische Einschatzung von Aufwand und Nutzen, Risiken und Grenzen der FE-Anwendung in Entwicklung und Konstruktion von groesster Bedeutung. Das Buch hilft beim Systemvergleich und der Einbeziehung von unternehmerischen Aspekten, die bei der Beschaffung von FE-Programmen zu beachten sind. Der FEM-Leitfaden dient Neueinsteigern, FE-Anwendern und Entscheidungstragern als generelle Orientierungshilfe. Viele Bildbeispiele aus der industriellen Praxis helfen dem Leser die komplexen Zusammenhange zu verstehen. Das Buch ist aus langjahriger Erfahrung des Autoren im Umgang mit verschiedenen FE-Systemen und anderer Berechnungs- und Simulationssoftware entstanden. Fur Maschinenbauingenieure in Konstruktion und Berechnung

Bereits die erste Auflage dieses Werks ist als ein Standardwerk der Getriebelehre und Konstruktionstechnik anerkannt. Diese zweite Auflage wurde wesentlich gestrafft und uberarbeitet. Damit liegt dieses Buch in aktueller Fassung wieder vor.

Technische Gebilde entstehen heute nach den Regeln der Konstruktionslehre. Dabei wird das Gebilde in Teilfunktionen zerlegt und fur diese nach technisch.wirtschaftlichen Kriterien, in mehreren Schritten eine LOsung erarbeitet. Zur Umsetzung der Teilfunktionen sind elementare Kenntnisse der wichtigsten Konstruktionselemente unerliiBlich. Dabei ist zu beachten, daB an Bauteile durch den Trend zur Leistungssteigerung immer hohere Anforderungen beziiglich der Haltbarkeit gesteIIt werden. Es ist daher Ziel dieses Buches, die Konstruktionselemente und ihre Berechnung nach anerkannten Berechnungsmethoden vorzustellen. In Band I werden zuerst die Normung und die Gestaltung der Bauteile behandelt. AnschlieBend foIgen die Grundlagen der Bauteilberechnung, insbesondere bei dynamischer Belastung. Es folgt die Behandlung der wichtigsten Verbindungselemente und von mechanischen Fedem. Den AbschluB bildet ein Abschnitt iiber Achsen und Wellen. Der vorliegende Band II behandelt zuerst ausfuhrlich Wiilz. und Gleitlager. AnschlieBend folgt ein Abschnitt iiber Kupplungen, in dem die Auslegung besprochen wird und der die wichtigsten Typen vorstellt. Dann folgen mehrere Abschnitte iiber Getriebe. Hier werden die noch immer wichtigen Stimradgetriebe, Kegelradgetriebe, Schneckengetriebe und Umschlingungsgetriebe behandelt. Den AbschluB bildet ein Abschnitt iiber Dichtungen. Das Buch ist fiir Studenten der Fachrichtungen Maschinen- und Apparatebau sowie der Feinwerktechnik gedacht, kann aber wegen der umfangreichen Arbeitsunterlagen auch als Handbuch fiir den Praktiker Verwendung finden. Mein Dank gilt allen Kollegen, die mich bei der Verfassung des Buches unterstiitzt haben. Des weiteren m5chte ich mich bei den Firmen fur die Unterstutzung mit Bildmaterial bedanken."

Das eingefuhrte Standardwerk erscheint in der 3. Auflage in voellig neubearbeiteter und erweiterter Ausgabe. Es befasst sich mit allen wichtigen Einzelelementen zur Konstruktion verfahrens- und chemietechnischer Apparate und Anlagen. Entsprechend ihrer Bedeutung in der industriellen Anwendung behandeln die Autoren Details von Warmeaustauschern, Ruhrbehaltern, Trennkolonnen, Behaltern, Silos und Trocknern, jeweils unter dem Aspekt verschiedener Werkstoffe und Konstruktionsvarianten. Die besondere Anordnung von Bildern und Tabellen ermoeglicht den Industriepraktikern einen schnellen Zugriff auf das gerade benoetigte Element. Der Student des konstruktiven Maschinenbaus erhalt ein Nachschlagewerk zur Apparate- und Anlagengestaltung.

In diesem Buch wird dargelegt, wie die bew{hrten Methoden der Betriebsfestigkeit in der Konstruktionspraxis f}r einen rechnerischen Betriebsfestigkeits-Nachweis genutzt werden k-nnen und unter welchen Voraussetzungen und mit welchem Grad der Verl{ lichkeit sie anwendbar sind. Der Begriff Be- triebsfestigkeit wird dabei als Oberbegriff verstanden, der die Begriffe Dauerfestigkeit und Zeitfestigkeit als Sonder- f{lle einschlie t. Das Thema wird, zugunsten einer sinnf{lligen Gliederung des Stoffs, allein nach dem traditionellen Nennspannungs-Konzept abgehandelt, aber Querverweise auf die neueren Betrachtungs- weisen nach dem Kerbgrund-Konzept oder nach dem Bruchmecha- nik-Konzept werden gegeben. Ausf}hrlich dargestellt wird auch, wie das Konzept eines Betriebsfestigkeits-Nachweises in die Konstruktionspraxis umzusetzen ist. Diese Darstellung orientiert sich an einer aufgezeigten Leitlinie der abzuhan- delnden Teilaufgaben sowie an Erfordernissen einer neuzeit- lichen Konstruktionsmethodik. Unmittelbar anwendungsrelevante Informationen werden in der erforderlichen Ausf}hrlichkeit dargeboten, jedoch unter Ver- zicht auf weitergehende Einzelheiten und theoretische Her- leitungen zu den experimentellen und rechnerischen Verfah- ren. Sachfragen werden vom Autor so beantwortet, da keine widerspr}chlichen Ansichten und Befunde unbewertet nebenein- anderstehen und den Leser verunsichern.

1 Einleitung 1. 1 Prinzip der Iadung der Zylinder zu steigern. Das bedeu- Schon 1905 wurde das Prinzip des Turbo- tet, dass die zur Verbrennung dem Motor laders von einem Schweizer Ingenieur Abgasturboauflad u ng zugefuhrte Luft schon vorverdichtet wird, namens Buchi entwickelt. Aber erst in den Die von einem Verbrennungsmotor abge- bevor sie in den Motor eintritt. letzten Jahrzehnten wurde dieser Gedanke gebene Leistung hangt von der Luft-und Geeignete Gerate zur Aufladung von Ver- zur Serienreife fur die breite Anwendung im der entsprechenden Kraftstoffmenge ab, brennungsmotoren sorgen dafur, dass die Motorenbau gebracht. Generell besteht ein die fur die Verbrennung im Motor zur erforderliche Luft fur die Kraftstoffverbren- Turbolader aus einem Kreiselverdichter Verfugung steht. Soll sich die Leistung des nung vorher komprimiert wird. Dadurch (Kompressor) und einer einstufigen Turbi- Motors erhoehen, so mussen mehr Luft und wird bei gleichbleibendem Zylinderhub- ne, die uber ei ne gemeinsame starre Welle Kraftstoff zugefuhrt werden. Mehr Kraftstoff raum und gleichen Drehzahlen eine hoehere miteinander verbunden sind und dadurch zuzufuhren macht aber nur Sinn, wenn spezifische Leistung moeglich. mit derselben Geschwindigkeit und in der- ausreichend Sauerstoff fur seine Verbren- Man unterscheidet Aufladung mit selben Richtung drehen. Die Energie in den nung vorhanden ist, ansonsten wurde - mechanisch angetriebenen Kompresso- Abgasen, die ansonsten verloren ginge, Kraftstoff vergeudet. ren, wird von der Turbine genutzt, um den Wird zusatzlicher Kraftstoff zugefuhrt, ohne - Abgasturboaufladung und Kompressor anzutreiben. dass der notwendige Sauerstoff verfugbar - Druckwellenaufladung.

Aus den Besprechungen: ..". die Lucke schliessen zwischen einer reinen Stoffkunde und dem Verstandnis des Werkstoffs als Medium zur Verwirklichung ingenieurmassiger Uberlegungen und Ideen. Der Autor spannt den Inhaltsbogen von den Eigenschaften und Eigenschaftskennwerten metallischer Werkstoffe uber die Morphologie, den atomaren Aufbau und die Werkstoffstruktur bis hin zum Gefuge und dessen Neubildung. Wegen des engen Zusammenhangs zwischen Gefuge und Eigenschaften eines Werkstoffs wird dieser Punkt ausfuhrlich behandelt. Das Buch ist handwerklich gut gemacht und verstandlich geschrieben. Ein umfangreiches Schrifttumsverzeichnis sowie ein ausfuhrliches Stichwortregister erganzen die Informationen." "Maschinenmarkt"#1 "In diesem Lehrbuch wird am metallischen Werkstoff gezeigt, wie Struktur und Gefuge mit den Festkorperreaktionen unter verschiedenartigen ausseren Beanspruchungen und damit den Eigenschaften des Werkstoffs in Beziehung stehen..." "Metall"#2"

Die beiden ersten BAnde des auf vier BAnde angelegten Werkes werden hier angezeigt. Neu sind die BerA1/4cksichtigung von ZahnrAdern mit ZAhnezahlen von 1 bis 5 (deren ausfA1/4hrliche Behandlung allerdings dem Band IV vorbehalten bleibt), die Betrachtung von Zahnradpaarungen als Reibsystem bei AuAen- und Innen-Radpaarungen, die Berechnung der Toleranzsummierung und der Flankenspiele bei Zahnrad-PaAsystemen sowie die Systematik fA1/4r Variationen des Bezugsprofils. Zahlreiche systematische Aoebersichten und Konstruktionskataloge mit vielen Einzeldarstellungen, die Bilder mit ausfA1/4hrlichen Unterschriften, die fA1/4r wichtige Probleme beispielhaft durchgerechneten Aufgaben erschlieAen das Werk fA1/4r Studenten wie Ingenieure gleichermaAen. Es dient der Lehre und der Praxis, indem es sowohl die Einarbeitung ohne grAAere Vorkenntnisse als auch die Information A1/4ber spezielle Probleme der Zahnradtechnik ermAglicht.

Auch im folgenden Band verfolgt der Autor weiterhin das Ziel, eine in sich geschlossene moderne Einfuhrung in die Metallkunde speziell fur den anwendenden Maschinenbauingenieur zu geben. Das geschieht durch das Prinzip, den Werkstoff als ein ganz wesentliches Element jeder zeitgerechten maschinenbaulichen Konstruktion zu verstehen. Die sich daraus ergebende Systematik hatte zunachst zur Diskussion der Struktur und des Gefuges der Metalle gefuhrt. Ihre Eigenschaften und ihr Verhalten waren aus den in der Ordnung und Fehlordnung der Atome begrundeten Mechanismen erklart worden. Jetzt folgt unter dem Titel Gleichgewichts- und Ungleichgewichtszustande der Versuch, den Werkstoff als Gesamtsystem im thermodynamischen Sinne zu betrachten. Nicht mehr die Vorgange im atomaren Bereich, sondern die Zustande des Gesamtverbandes stehen im Vordergrund. Dieses zweibandige Werk ist damit ein besonders modernes Lehrbuch der Metallkunde, das die weite Spanne von der Zugfestigkeit bis zu den Shape-Memory-Metallen uberdeckt.

Durch Reibung und Verschleiss entstehen in der Industrie erhebliche Verluste, die mit uber 39 Milliarden DM pro Jahr in der Bundesrepublik Deutschland abgeschatzt werden. Um diese Verluste zu senken, fuhrt das Bundesministerium fur Forschung und Technologie mit ca. 50 Millionen DM Bundesmitteln ein Forderprogramm "Tribologie, Reibung - " "Verschleiss - Schmierung" durch. Bei Hochschulen, Industrie und anderen Forschungseinrichtungen wurden und werden ca. 180 praxisbezogene Forschungs- und Entwicklungsvorhaben gefordert, die bei Maschinen und technischen Anlagen eine Lebensdauerverlangerung, Einsparung von Rohstoffen und Energie, Produktionsausfallminderung und Verbesserung des Umweltschutzes zum Ziel haben. In der Dokumentation "Tribologie, Reibung - Verschleiss - Schmierung" werden Ergebnisse dieses Forderprogramms sowie eine Aufbereitung der Vorhaben mit einem Tribologie-Thesaurus veroffentlicht. Der zwolfte Band enthalt neue Berichte zu den Themenkreisen einiger der seit 1981 erschienenen Bande und stellt damit eine aktuelle Fortfuhrung dar."

1.1 EinfUhrung Das Zahnradgetriebe ist Bestandteil eines Antriebsstranges, dem weitere Elemente, wie z.B. Motor, Kupplung und Arbeitsmaschine angehoren. Zu den haufigsten Aufgaben der zahnradgetriebe gehort die Anpassung des Motormoments bzw. der -drehzahl an die Arbeits- maschine. Wichtige Anforderungen an die Getriebeeinheit sind hierbei niedriger Preis, geringer Raumbedarf, Leichtbau sowie schwingungs- und gerauscharmer Lauf. Insbesondere die letztge- nannte Aufgabe erfordert bereits in der Konstruktionsphase die Kenntnis uber das dynamische Verhalten des Antriebsstranges. Die einzelnen Antriebselemente konnen fur sich komplizierte Schwingungssysteme darstellen. So treten in Zahnradgetrieben fast aIle in der Schwingungstechnik bekannten Schwingungen, wie nicht- lineare, parameter-, stor- und selbsterregte Schwingungen, auf. Bei gering verspannten Zahnradgetrieben konnen schwingungsformige Bewegungen durch fortlaufende StoBe zwischen den einzelnen Zahnen (Rasselschwingungen) angeregt werden. In der Industrie wird bei Getriebeauslegungen das Schwingungsver- halten des Getriebes fast nur mit Hilfe von uberschlagigen Ver- fahren berucksichtigt, wie sie in DIN-Normen beschrieben sind. Bei genaueren Untersuchungen werden Messungen durchgefuhrt. Das Ziel der intensiven Hochschulforschung in den letzten Jahren und heute war und ist deshalb, die "teueren" Versuche weitgehend durch effektive theoretische Getriebemodelle mit entsprechenden Rechenprogrammen zu reduzieren, die eine praxisnahe Simulation des Getriebes erlauben. Trotz des vorhandenen hohen Kenntnisstandes auf dem Gebiet der Dynamik der Zahnradgetriebe ist das gesetzte Ziel noch nicht erreicht. Dabei liegen die ProbLeme im wesentlichen in der Er- stellung von geeigneten Ersatzmodellen .und ihrer mathematischen 2 Behandlung, wobei die M6dellbildung ein allgemeines Problem in fast allen Bereichen der Technik darstellt.

Durch das vorliegende Forschungsvorhaben war die Aufgabe gestellt, eine kleine Drehstrom-Asynchronmaschine bei Betrieb in Hydraulik- 01 und unter einem hohen Druck zu gestalten und zu optimieren. Urn diese Aufgabe zu erfUllen wurden 3 PrUfstande konstruiert und eingerichtet, mit deren Hilfe es moglich wurde, einen 2,2 kW DAS- Motor unter Last und unter Druck zu betreiben. Der erste PrUfstand diente fUr Vorversuche, urn die grundsatzliche Betriebsmoglichkeit unter Hydraulikol nachzuweisen. Hierbei wurde die Temperatur in den Wicklungen der Maschine gemessen. Der zweite PrUfstand war so ausgestattet, daB eine handelsUbliche Normkafiglaufermaschine sowohl in Luft als auch in 01 zu betrei- ben war. Diese trieb Uber eine Kupplung eine Bremsmaschine mit MomentenmeBeinrichtung an, deren Last stufenlos verstellbar war. Drehzahl, Leistungsaufnahme und -abgabe sowie Wicklungstemperatu- ren des PrUfmotors wurden standig erfaBt. Somit war es moglich, die Drehzahl-Drehmoment-Kennlinien und die Wirkungsgrad-Kennlinien fUr Unterolbetrieb und fUr Luftbetrieb aufzunehmen. Der dritte PrUfstand stellt eine Tiefseesimulations-Anlage dar, mit deren Hilfe in einem Behalter ein Druck von 60 MPa erzeugt werden kann. Der DAS-Motor wurde diesem Umgebungsdruck im Betrieb ausgesetzt. Es wurde die Leistungsaufnahme Uber dem Druck mit der Drehzahl als Parameter aufgezeichnet. Der Motor war wahrend dieser Versuche mit einer drehzahlabhangigen Last gekoppelt. Die Betriebs- moglichkeit und die Leistungsfahigkeit einer olgekUhlten Maschine unter hohem Umgebungsdruck konnte somit nachgewiesen werden. Die Gestaltung der Maschine wurde so durchgefUhrt, daB der Motor an den Betrieb unter Hochdruck und unter 01 angepaBt wurde.

Die Vorteile flexibler Fertigungsmethoden und leistungsfa- higer Betriebsmittel lassen sich nur dann vol1standig nut- zen, wenn auch die planenden Bereiche ihre Leistungsfahig- keit steigern. Diese Forderung schlieBt zwei Aspekte ein, einen qualifikatorischen und einen methodischen. Der erste Aspekt resultiert aus den erhohten Anspruchen an die Fertigungsplaner. Zur Realisierung obengenannter Ziel- setzung gilt es namlich, neben den rein technischen auch or- ganisatorische und soziale GestaltungsmaBnahmen in die Uber- legungen mit einzubeziehen. Flexibilitat der Fertigung hat damit Kreativitat und gute Ausbildung der Planer zur Voraus- setzung. Der zweite Aspekt betrifft die Methodik, mit der flexible Arbeitssysteme geplant werden. Hier denkt man heute an rech- nerunterstutzte Planungssysteme wie z.B. das CAP (Computer Aided Planning). Aber erst wenn der PlanungsprozeB selbst systematisch ge- sta1tet ist, ist an den Einsatz EDV-gestutzter Hilfsmittel und Methoden zu den ken und d es vor allem im Rahmen einer auf den Ergebnissen einer kreativ gepragten konzeptionellen Phase aufbauenden Feinplanung. Noch gibt es keine fertige Losung zur durchgangigen EDV-ge- stUtzten Planung von Arbeitssystemen vor allem im Montage- bereich. Vielmehr herrschen heute noch Einzellosungen vor, deren Integration erst noch zu leisten ist.

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.