Tribometric assessment towards functionality of current and future journal bearing systems

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

Abstract

Innermotorische Gleitlagerungen sind essentielle Bestandteile moderner Verbrennungsmotoren. Diese tribologischen Systeme sind, wie der Motor selbst, stetig einem Wandel in Design und Leistungsvermögen unterworfen. Besonders die gegenwärtigen Entwicklungen im Motorbereich hinsichtlich Effizienz und Abgasemissionsbegrenzungen bewirken eine notgedrungene Veränderung von gut funktionierenden, bestehenden Motorkomponenten. Da gleichzeitig keine Reduktion der Motorleistung akzeptiert wird, führt dies zu einer signifikanten Steigerung der Motorleistungsdichten. All diese Maßnahmen treiben Gleitlagersysteme über ihre Effizienz- und Funktionsgrenzen hinaus. Demzufolge bedarf es unter Berücksichtigung der neuen Rahmenbedingungen einer materialspezifischen Neuauslegung der drei Hauptkomponenten des Gleitlagers (Lagermaterial, Schmierstoff und Wellenwerkstoff). Diese Problemstellung ist Gegenstand der Untersuchungen der vorliegenden Dissertation. Den Rahmen der Arbeit bildet eine systematische Untersuchung der Funktionsweise von Gleitlagerungen unter Grenz- und Mischreibungszuständen. Basierend auf aktuell eingesetzten Lagermaterialien, Schmierstoffen und Wellenwerkstoffen wurden für alle Komponenten Zukunftslösungen untersucht. Im Zuge dessen konzentrierten sich die Forschungen auf die Untersuchungen von Start Stopp Verschleiß und Notlaufeigenschaften von Gleitlagerungen, sowie auf die chemischen Interaktionen zwischen Oberflächen und Schmierstoffen. Insbesondere letzteres wurde in der Vergangenheit nur spärlich untersucht. Die zukunftsorientierten Aufgabenstellungen wurden dabei Mithilfe von Modell- und Bauteilkomponentenprüfständen sowie ortsauflösender Analytik bearbeitet. Die Erkenntnisse der Arbeit zeigen, dass eine synergetische Auslegung von Lagermaterial, Schmierstoff und Wellenwerkstoff sich positiv auf die Gleitperformance im Grenz- und Mischreibungsbereich auswirkt. Besonders die Performance der getesteten metallischen Gleitlager ist von der Chemie der Schmierstoffe abhängig, wohingegen die untersuchte Polymergleitschicht unabhängig von gegenwärtigen Additivtechnologien funktioniert. Veränderungen der Schmierstoffchemie zur Einhaltung der Herabsetzungen der Abgasbegrenzungen von EURO III zu EURO VI bewirkten für die getesteten metallischen Gleitlager eine Reduktion der Fresslastgrenzen von 40 - 55 %. Untersuchungen hinsichtlich Herabsetzungen der Schmierstoffviskosität ergaben allgemein eine Erhöhung des Versagensrisikos von Gleitlagerungen. Desweiteren umfassen die Ergebnisse die tribologische Charakterisierung von neuartigen Gleitlagermaterialien und Schmierstoffen sowie die Auswirkung der Oberflächenbeschaffenheit der Welle.

Details

Titel in ÜbersetzungTribometrische Bewertung der Funktionalität von gegenwärtigen und zukünftigen Gleitlagersystemen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Betreuer/-in / Berater/-in
StatusVeröffentlicht - 2016