BezUglich der Auslegung von Verdichtungsringen an Kolbenma- schinen existieren Berechnungsverfahren, die basierend auf einer drodynamischen Schmierungstheorie Aussagen Uber die Reibungsverluste bei unterschiedlicher Formgebung der Lauf- flache ermoglichen sollen. Zur Bestimmung der Randbedingungen im motornahen Betrieb sowie zur Absicherung der Rechenergeb- nisse hinsichtlich Reibkraftverlauf und Schmierfilmdicke am ersten Kompressionsring wurden Messungen an einem Einzylin- der-Versuchsmotor vorgenommen. Neben der Darstellung des PrUfstandes sowie der MeBproblema- tik werden Refbungseinflilsse fUr eine serienmaBige Ringbe- stUckung bei unterschfedlfchen Betriebsbedingungen analy- siert. Die Ergebnisse bei Variation der Laufflachenprofile des ersten Kompressionsrfnges werden dargestellt. Zur Schmierfilmdfckenmessung an verschiedenen Ringprofilen wur- den unterschiedliche MeBaufbauten entwickelt. Es wurde mit Erfolg ein kapazitives Verfahren eingesetzt, welches die Messung yom Ring aus ermoglicht. Die MeBergebnisse werden dfskutiert. Insbesondere wfrd hier die Auswirkung der Man- gelschmierung auf der Druck- und Gegendruckseite sowie der EinfluB des Twistwinkels verdeutlicht. Der sich bei unter- schiedlichen Betrfebsbedfngungen efnstellende Buchsen- und RingverschleiB wird beschrieben und eine Bezfehung zwischen Mischreibungskraft und VerschleiBrate aufgestellt. Bei Schleppbetrieb wird ein starker DrehzahleinfluB auf den Ver- schleiB deutlich. Aus den Schmierfflmdickenmessungen wfrd die Bestfmmung des lverbrauches bel verschledenen Profllen her- geleitet. Ein Verglefch zwischen Rechnung und Messung zeigt die eindeutige Uberlegenheit des asymetrisch, balligen Ringes hfnsfchtlfch Reibung und Olverbrauch. Die Notwendfgkeft der DurchfUhrung weiterer Messungen beson- ders fm gefeuertem Betrieb sowfe dfe Erweiterung der Rechen- programme hfnsfchtlich des 01angebotes und der Kolbensekun- darbewegung zur realitatsnahen Beschreibung des tribologf- schen Verhaltens der Kolbengruppe wird unterstrfchen.

12 1. Einleitung 14 2. Vorversuche 16 3. Werkstoffauswahl/Nitrierparameter 24 4. Nitrierergebnisse 24 5. ZahnfuB- und Zahnflankentragfahigkeit ionitrierter 27 Zahnrader 5.1 Zahnrader aus den Werkstoffen GG 25 und GGG 60 27 5.2 Zahnrader aus dem Werkstoff 31CrMoV9 27 5.3 Zahnrader aus dem Werkstoff 42CrMo4 31 5.4 Zahnrader aus CK45, 16MnCr5 und 14CrMoV69 32 6. Einordnung der Ergebnisse in die DIN 3990 34 38 Literaturverzeichnis 13 1. Finleitun(; \ls laschinenlJauteile IlE, lnnen verzahnte hi: irper eille dumjll ierellde Stellun!: in del' i\ntriebstechnik ein. 1nf'olge der vielfalTigen Beallsprucllungseinf'liisse iST eine F': "naue unci I';es icherte llellrTei lung der Tragfahig- keit unci cles VerschleiDverhaltens von Zahnradern aus verschieclenen, unterschiecllich armehehandelten erk- sto: ffen von entscheiclender BedeuTung fiir die Lebens- dauer eines Getriebes. AuDer iiber konstruktive MaDnahmen lassen sich auch dureh den Finsatz spezieller Handsehiehtharteverfahren die Festigkeiten von verzahnten Dauelementen erheb- Iich steigern. Dekannt sind das FIammharten, das 1n- duktionsharten und das Einsatzharten. Dei diesen Ver- fahren findet eine GefUgeum andIung statt, die stets VerzUge des Dauteils zur Folge hat, so daD oft erheb- liehe Naeharbeitskosten entstehen. Wahrend diese Verfahren frUher fast aussehlieDlich zur Randschichthartung eingesetzt wurden, werden in den letzten Jahren nitrierte Zahnrader immer mehr im Getriebebau eingesetzt.

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. E' 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