Berechnung und Auslegung der Motormechanik schnellaufender Hubkolbenmotoren:
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
1996
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Magdeburg, Univ., Habil.-Schr., 1996 |
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-1
INHALTSVERZEICHNIS
SEITE
FORMELZEICHEN
7
1.
VORBEMERKUNG
19
2.
EINLEITUNG
20
BEDEUTUNG
DER
BERECHNUNG
IM
ENTWICKLUNGSPROZESS
ABGRENZUNG
ZWISCHEN
MOTOR-MECHANIK
UND
-THERMODYNA
MIK
.
ANMERKUNGEN
ZUM
AUSGEWAEHLTEN
STOFF
UND
DESSEN
VER
TIEFUNG
.
3.
KRITERIEN
BEI
DER
MOTORAUSLEGUNG
23
3.1
ZUR
VERAENDERLICHKEIT
VON
MOTORKENNDATEN
.
23
3.2
DEFINITION
WICHTIGER
MOTORKENNDATEN
.
24
3.2.1
HUBVOLUMEN
(HUBRAUM)
.
24
3.2.2
LEISTUNG
UND
DREHMOMENT
.
24
3.2.3
SPEZIFISCHE
LEISTUNG
.
24
3.3
FESTLEGUNG
DER
HAUPTABMESSUNGEN
IN
VERBINDUNG
MIT
DER
TRIEBWERKSAUSLEGUNG
.
25
3.3.1
HUB-/BOHRUNGSVERHAELTNIS
.
25
3.3.2
PLEUELSTANGENVERHAELTNIS
UND
PLEUELLAENGE
.
27
3.3.3
BLOCKHOEHE
(ZYLINDERDECKHOEHE)
.
27
3.3.4
KOLBENDURCHMESSER
UND
KOLBENMASSE
.
27
3.3.5
KOMPRESSIONSHOEHE
DES
KOLBENS
.
28
3.3.6
HUB,
BOHRUNG
UND
ZYLINDERZAHL
.
31
3.3.7
ZYLINDERLAENGE,
UNTERE
KOLBENSCHAFTLAENGE
UND
AUSTAU
CHEN
DES
KOLBENS
.
32
3.3.8
KURBELWELLENFREIGANG
UND
KOLBENSCHAFTLAENGE
.
32
3.3.9
WEITERE
KOLBENHAUPTABMESSUNGEN
.
39
3.4
WEITERE
MOTORHAUPTABMESSUNGEN
.
40
3.4.1
ZYLINDERABSTAND
UND
STEGBREITE
.
40
3.4.2
ZYLINDERBANKVERSATZ
BEI
V-MOTOREN,
AUSWIRKUNGEN
AUF
ZYLINDERABSTAND
UND
STEGBREITE
.
43
3.5
BETRACHTUNGEN
ZUM
OPTIMALEN
PLEUELSTANGENVERHAELTNIS
.
45
3.6
BETRACHTUNGEN
ZUM
OBERFLAECHEN-/VOLUMENVERHAELTNIS
DES
BRENNRAUMS
.
48
3.7
ZUSAETZLICHE
BEGRIFFE
UND
DEFINITIONEN
.
50
HUBRAUMSTEUERFORMEL
.
MASSEN
UND
HUBRAUMBEZOGENE
KENNGROESSEN
.
AUF
DIE
KOLBENFLAECHE
BEZOGENE
KENNGROESSEN
.
VERDICHTUNGSVERHAELTNIS
.
DEFINITIONEN
ZUM
KRAFTSTOFFVERBRAUCH
.
DEFINITIONEN
ZUM
OELVERBRAUCH
.
3.8
MITTLERER
EFFEKTIVER
DRUCK
BZW.
SPEZIFISCHE
ARBEIT
.
52
-2
INHALTSVERZEICHNIS
SEITE
4.
BERECHNUNG
UNO
AUSLEGUNG
VON
BAUTEILEN
54
4.1
DAS
PLEUEL
.
54
4.1.1
FUNKTION,
ANFORDERUNGEN
UND
GESTALTUNG
.
54
4.1.2
BEANSPRUCHUNG
DES
PLEUELS
.
55
4.1.2.1
ART
UND
ORT
DER
BEANSPRUCHUNG,
SCHWACHSTELLEN
.
55
4.1.2.2
AEUSSERE
KRAEFTE
UND
MOMENTE
(PLEUELBELASTUNG)
.
59
4.1.3
KONVENTIONELLE
BERECHNUNGSVERFAHREN
ZUR
GESTALTFESTIG
KEIT
DES
PLEUELS
.
60
4.1.3.1
ERSATZMODELLE
ZUR
ERMITTLUNG
DES
BIEGEMOMENT-,
NOR
MALKRAFT
UND
QUERKRAFTVERLAUFS
IM
PLEUELKOPF
BZW.
PLEUELAUGENQUERSCHNITT
.
60
4.1.3.2
WIRKLICHKEITSNAHE
LASTVERTEILUNG
IM
PLEUELLAGERDECKEL
BZW.
PLEUELAUGE
.
61
4.1.3.3
SCHNITTKRAEFTE
UND
SCHNITTMOMENTE
IM
PLEUELKOPF
BZW.
PLEUELAUGENQUERSCHNITT
.
61
4.1.3.4
BETRIEBSKRAFT
DER
PLEUEL
KOEPFVERSCHRAUBUNG
.
63
4.1.3.5
FESTIGKEITSBERECHNUNG
DES
PLEUELS
.
66
4.1.3.6
RECHNERGESTUETZTE
PLEUELBERECHNUNG
.
66
4.1.4
KONVENTIONELLE
BERECHNUNGSVERFAHREN
ZUR
AUSLEGUNG
DER
PLEUELKOPFVERSCHRAUBUNG
.
68
4.1.4.1
ALLGEMEINE
ANMERKUNGEN
ZUR
PLEUEL
KOEPFVERSCHRAUBUNG
.
68
4.1.4.2
BERECHNUNG
DER
PLEUELVERSCHRAUBUNG
NACH
VDI-RICHTLI
NIE
2230
.
69
4.1.4.2.1
VORGABEN
FUER
DIE
BERECHNUNG
.
69
4.1.4.2.2
ELASTISCHE
NACHGIEBIGKEITEN
DER
SCHRAUBENVERBINDUNG
.
69
4.1.4.2.3
VERSPANNUNGSSCHAUBILD
DER
PLEUEL
KOEPFVERSCHRAUBUNG
.
72
4.1.4.2.4
MINDESTKLEMMKRAFT,
KLEMMKRAFTVERLUST
UND
MINIMALE
VORSPANNKRAFT
.
74
4.1.4.2.5
SCHRAUBENDIMENSIONIERUNG
.
77
4.1.4.2.6
DYNAMISCHE
SCHRAUBENBERECHNUNG,
DAUERFESTIGKEIT
.
79
4.1.4.2.7
ERGAENZUNGEN
ZUR
PLEUELKOPFVERSCHRAUBUNG
.
80
4.2
DER
KOLBEN
.
82
4.2.1
VORBEMERKUNG
ZUR
KOLBENBERECHNUNG
.
82
4.2.2 FUNKTION
UND
ANFORDERUNGEN
.
82
4.2.3
BEANSPRUCHUNG
DES
KOLBENS
.
84
4.2.3.1
ART
UND
ORT
DER
BEANSPRUCHUNG,
HOCHBEANSPRUCHTE
BE
REICHE
DES
KOLBENS
.
84
4.2.3.2 KRAEFTE
IM
KURBELTRIEB
.
86
4.2.3.3
KOLBENWEG,
-GESCHWINDIGKEIT
UND
-BESCHLEUNIGUNG
.
88
4.2.4
KONVENTIONELLE
BERECHNUNG
DES
KOLBENS
.
94
4.2.4.1
BAUARTEN
VON
KOLBEN
FUER
OTTO
UND
DIESELMOTOREN,
EIN
SATZGRENZEN
.
94
4.2.4.2
KOLBENBOLZENBERECHNUNG
.
98
4.2.4.3
ERGAENZUNGEN
ZUR
KOLBENBOLZENBERECHNUNG
.
108
4.2.4.3.1
AUSLEGUNGSZUENDDRUCK
.
108
4.2.4.3.2
MASSGEBLICHE
DREHZAHL
FUER
DIE
KOLBENBOLZENBERECHNUNG
.
110
4.2.4.3.3
DREHZAHLGRENZE
DER
KOLBENBOLZENSICHERUNG
.
112
4.2.4.3.4
ZUSAETZLICHE
BEANSPRUCHUNG
DES
KOLBENBOLZENS
BEI
KLEMMPLEUEL,
VERGLEICHSSPANNUNG
(ZWEI
UND
DREI
ACHSIG)
.
115
4.2.4.4
BERECHNUNG
DER
KOLBENMASSE
.
117
4.2.4.5
FESTLEGUNG
DER
KOLBENAUSSENKONTUR
.
118
-3
INHALTSVERZEICHNIS
SEITE
4.2.4.5.1
EINBAUSPIEL,
LAUFSPIEL,
OVALITAET
UND
TRAGBILDKOR
REKTUR
.
118
4.2.4.5.2
KOLBENSCHAFTELASTIZITAET,
-OVALITAET,
TRAGBILDBREITE
UND
PLASTISCHE
VERFORMUNG
.
121
4.2.5
BERECHNUNG
DER
KOLBENSEKUNDAERBEWEGUNG
.
122
4.2.6
RECHNERGESTUETZTE
FESTIGKEITSBERECHNUNG
DES
KOLBENS
.
125
4.2.6.1
ALLGEMEINE
BESCHREIBUNG
DER
FEM-BERECHNUNG
DES
KOLBENS
.
125
4.2.6.2
THERMISCHE
BEANSPRUCHUNG
DES
KOLBENS
.
126
4.2.6.3
MECHANISCHE
UND
GESAMTBEANSPRUCHUNG
DES
KOLBENS
DURCH
UEBERLAGERUNG
DER
THERMISCHEN
BEANSPRUCHUN
.
130
4.2.6.4
ERGAENZUNGEN
ZUR
FEM-BERECHNUNG
DES
KOLBENS
.
131
4.2.6.4.1
BERECHNUNG
DER
BOLZENNABE
MIT
BERUECKSICHTIGUNG
DES
SCHMIERFILMS
.
131
4.2.6.4.2
BERECHNUNG
DER
WIRKLICHKEITSNAHEN
VERFORMUNG
DES
KOLBENBOLZENS
.
133
4.2.6.4.3
CAE-SYSTEME
FUER
DIE
KOLBENAUSLEGUNG
.
134
4.3
DIE
KOLBENRINGE
.
135
4.3.1
VORBEMERKUNG
ZU
DEN
BERECHNUNGSMOEGLICHKEITEN
DES
KOL
BENRINGVERHALTENS
.
135
4.3.2
FUNKTION
UND
ANFORDERUNGEN
.
135
4.3.3
AUF
DEN
KOLBENRING
WIRKENDE
KRAEFTE
.
137
4.3.4
ELASTOMECHANIK
DES
KOLBENRINGS
.
142
4.3.4.1
TANGENTIALKRAFT
UND
RADIALE
PRESSUNG
.
142
4.3.4.2
MAULWEITE,
TANGENTIALKRAFT
UND
KOLBENRINGPARAMETER
.
143
4.3.4.3
EINBAUSPANNUNG,
UEBERSTREIFSPANNUNG,
ELASTIZITAETS-MODUL
UND
PLASTISCHE
VERFORMUNG
DES
KOLBENRINGS
.
144
4.3.4.4
STOSSSPIELVERGROESSERUNG
.
145
4.3.4.5
KOLBENRINGTORSION
("RING-TWIST")
.
145
4.3.5
RECHNERISCHE
SIMULATION
DER
KOLBENRINGFUNKTION
.
146
4.3.5.1
VORBEMERKUNG
ZU
DEN
BEKANNTEN
RECHENMODELLEN
.
146
4.3.5.2
SIMULATION
DER
KOLBENRINGBEWEGUNG
.
147
4.3.5.3
SIMULATION
DER
GASSTROEMUNG
DER
DURCHBLASENDEN
VERBREN
NUNGSGASE
("BLOW-BY")
.
149
4.3.5.4
SIMULATION
DER
KOLBENRINGHYDROMECHANIK
(-DYNAMIK)
.
152
4.4
DIE
KURBELWELLE
.
157
4.4.1
FUNKTION
UND
ANFORDERUNGEN
.
157
4.4.2
BEANSPRUCHUNG
DER
KURBELWELLE
.
157
4.4.2.1 DIE
KURBELWELLE
BELASTENDE
KRAEFTE
UND
MOMENTE
.
157
4.4.2.2
ZEITLICHER
BEANSPRUCHUNGSVERLAUF
DER
KURBELWELLE
.
158
4.4.2.3
BETRACHTUNGEN
ZUR
STATISCHEN
UNBESTIMMTHEIT
DER
KUR
BELWELLE
.
160
4.4.2.4
EINKROEPFUNGSMODELL,
BIEGE
UND
TORSIONSMOMENTE,
NENN
SPANNUNGEN
.
162
4.4.2.5
MAXIMALE
BEANSPRUCHUNG
DER
KURBELWELLE
.
168
4.4.2.5.1
HOCHBEANSPRUCHTE
BEREICHE,
SPANNUNGSZUSTAND
.
168
4.4.2.5.2
FORMZAHLEN
FUER
BIEGUNG
UND
TORSION
.
169
4.4.3
GESTALTFESTIGKEIT
DER
KURBELWELLE
.
172
4.4.3.1
ANMERKUNGEN
ZU
DEN
AUSLEGUNGSVORSCHRIFTEN
VON
KURBEL
WELLEN
FUER
SCHIFFSMOTOREN
.
172
4.4.3.2
FORMZAHL
UND
KERBWIRKUNGSZAHL
.
173
4.4.3.3
DYNAMISCHE
FESTIGKEIT
DER
KURBELWELLENWERKSTOFFE,
SI
CHERHEIT
GEGEN
DAUERBRUCH
.
173
-4
INHALTSVERZEICHNIS
SEITE
4.4.4
RECHNERGESTUETZTE
FESTIGKEITSBERECHNUNG
DER
KURBELWELLE
.
175
4.4.4.1
ANWENDUNG
DER
FEM
BZW.
BEM
AUF
DIE
KURBELWELLE
.
175
4.4.4.2
BERECHNUNGSABLAUF
UND
AKTUELLE
TRENDS
.
178
4.5
DAS
ZYLINDERKURBELGEHAEUSE
(ZKG)
.
180
4.5.1
ZKG-KONZEPTE
.
180
4.5.1.1
ZKG-KONSTRUKTION/-BAUWEISE
.
180
4.5.1.2
ZKG-WERKSTOFFE
.
191
4.5.1.3
ZYLINDERLAUFFLAECHEN-TECHNOLOGIEN
.
192
4.5.1.4
ZKG-GIESSVERFAHREN
.
197
4.5.1.5
ZKG-KONZEPTVERGLEICH,
ENTWICKLUNGSTREND
BEI
PKW
.
200
4.5.2
BEANSPRUCHUNG
DES
ZKG,
ALLGEMEINER
KONSTRUKTIVER
AUF
BAU
UND
FUNKTIONSMERKMALE
.
200
4.5.3
ZKG-LEICHTBAU
.
206
4.5.3.1
MASSENREDUZIERUNGS-POTENTIAL
.
206
4.5.3.2
WERKSTOFFEIGENSCHAFTEN
VON
GRAUGUSS
UND
ALUMINIUM
IM
VERGLEICH
.
207
4.5.4
ZKG-BERECHNUNG
.
210
4.5.4.1
BERECHNUNG
DES
ZKG
MITTELS
FEM
.
210
4.5.4.2
ANMERKUNGEN
ZUR
HAUPTLAGERVERSCHRAUBUNG
.
216
4.5.4.3
ANMERKUNGEN
ZUR
ZYLINDERKOPF-VERSCHRAUBUNG
.
217
4.5.4.4
MATHEMATISCHE
BESCHREIBUNG
DES
ZYLINDERVERZUGS
.
223
4.5.5
ZYLINDERLAUFBUECHSEN
.
227
4.5.5.1
NASSE
BUECHSEN
.
228
4.5.5.1.1
KONSTRUKTIVE
GESTALTUNG
VON
NASSEN
BUECHSEN
.
228
4.5.5.1.2
HINWEISE
ZUR
DIMENSIONIERUNG
UND
AUSLEGUNG
NASSER
BUECHSEN
.
230
4.5.5.2
TROCKENE
BUECHSEN
.
233
4.5.5.2.1
SCHRUMPFSPANNUNGEN
(MONTAGEZUSTAND)
.
235
4.5.5.2.2
UEBERDECKUNG
UND
DARAUS
RESULTIERENDE
PRESSUNG
.
236
4.5.5.2.3
WAERMESPANNUNGEN
IN
DER
ZYLINDERWAND
.
238
4.5.5.2.4
DYNAMISCHE
BEANSPRUCHUNG
UNTER
ZUENDDRUCK,
VERGLEICHS
SPANNUNG
.
241
4.5.6
ZYLINDERVERSCHLEISS
.
242
4.6
DER
ZYLINDERKOPF
(ZK)
.
244
4.6.1
KONSTRUKTIVER
AUFBAU
UND
FUNKTIONSMERKMALE
DES
ZK
.
244
4.6.2
OIE
BESONDERE
PROBLEMATIK
DER
THERMISCHEN
ZK-BEAN-
SPRUCHUNG
.
248
4.6.2.1
WAERMEUEBERGANG
IM
BRENNRAUM
.
248
4.6.2.1.1
"GLOBALE"
ANSAETZE
.
248
4.6.2.1.2
ERWEITERTE
ANSAETZE
FUER
DEN
WAERMEUEBERGANG
.
252
4.6.2.1.3
WAERMEUEBERTRAGUNG
DURCH
DIE
BAUTEILWAND
.
253
4.6.2.2
WAERMESPANNUNGEN
IM
ZK
.
254
4.6.2.3
KUEHLMITTELFUEHRUNG
IM
ZK
.
257
4.6.3
ZK-WERKSTOFFE
UND
-GIESSVERFAHREN
.
259
4.6.4
LADUNGSWECHSELKANAELE,
VENTILWINKEL,
BRENNRAUMGEO
METRIE
UND
ZK-BAUHOEHE
.
261
4.6.4.1
LADUNGSWECHSELKANAELE
.
261
4.6.4.1.1
KURZE
ANMERKUNGEN
ZUR
KANALGEOMETRIE
UND
STROEMUNGS
BEEINFLUSSUNG
.
261
4.6.4.1.2
DURCHFLUSSZAHL
FUER
DIE
DROSSELVERLUSTE
.
265
4.6.4.2
VENTILWINKEL,
SSRENNRAUMGEOMETRIE
UND
BAUHOEHE
.
271
4.6.5
BERECHNUNG
DES
ZK
MITTELS
FEM
.
272
-5
INHALTSVERZEICHNIS
SEITE
4.7
DIE
ZYLINDERKOPFDICHTUNG
.
275
HINWEIS
ZUR
DYNAMIK
DES
KURBEL
TRIEBS
.
279
5.
BERECHNUNG
UND
AUSLEGUNG
DES
VENTILTRIEBS
279
5.1
DAS
VENTIL
.
279
5.2
ANZAHL
DER
VENTILE
PRO
ZYLINDE
.
282
5.3
VARIABLE
VENTILSTEUERUNG
(WS)
.
284
5.3.1
BEGRIFFE
IN
VERBINDUNG
MIT
DER
VENTILSTEUERUNG
.
284
5.3.2
ENTWICKLUNGSTENDENZEN
DER
WS
.
287
5.4
STEUERELEMENTE
DES
VENTILTRIEBS
.
293
5.4.1
DEFINITION
DER
NOCKENFORM
.
293
5.4.2
VENTILERHEBUNG,
-GESCHWINDIGKEIT
UND
-BESCHLEUNIGUNG
UNTER
BERUECKSICHTIGUNG
DER
KINEMATIK
DER
VENTILBETAE
TIGUNG
.
296
5.4.3
VENTILFEDER
.
298
5.4.3.1
ERFORDERLICHE
VENTILFEDERKRAFT
.
298
5.4.3.2
BERECHNUNG
DER
VENTILFEDER
.
300
5.5
DYNAMIK
DES
VENTILTRIEBS
.
302
5.5.1
DYNAMISCHES
VERHALTEN
DES
SYSTEMS
OHNE
BERUECKSICH
TIGUNG
DER
ELASTIZITAETEN
.
302
5.5.2
VENTILTRIEBSSCHWINGUNGEN
.
302
5.5.3
ANMERKUNGEN
ZUR
VENTILTRIEBSREIBUNG,
ZUM
VENTIL
TRIEBSGERAEUSCH
UND
ZUR
DYNAMIK
DES
GESAMTSYSTEMS
.
307
5.6
ANMERKUNGEN
ZU
NOCKENWELLENWERKSTOFFEN,
-HERSTEL
LUNG
UND
-LAGERUNG
.
308
6.
MOTORGERAEUSCH
310
6.1
MOTORGERAEUSCH
UND
FAHRGERAEUSCH
-
GESETZLICHE
VOR
SCHRIFTEN
.
310
6.2
MOTORGERAEUSCH
-
TEILSCHALLQUELLEN
UND
GERAEUSCHUR
SACHEN
.
312
6.3
ENTSTEHUNG,
UEBERTRAGUNG
UND
ABSTRAHLUNG
VON
INDIREKT
ERZEUGTEM
MOTORGERAEUSCH
.
315
6.4
ZYLINDERDRUCKVERLAUF
UND
RESULTIERENDES
ZYLINDER
DRUCKSPEKTRUM
.
322
6.5
VORAUSBERECHNUNG
DES
AKUSTISCHEN
VERHALTENS
DER
MO
TORSTRUKTUR
.
324
6.5.1
SCHWINGUNGSVERHALTEN
DER
MOTORSTRUKTUR
.
324
6.5.2
GERAEUSCHREDUZIERENDE
STRUKTURVERAENDERUNGEN
AM
ZYLIN
DERKURBELGEHAEUSE
(MOTORBLOCK)
UND
DEREN
PHYSIKALISCHER
HINTERGRUND
.
326
6.5.3
AKUSTISCHE
BETRACHTUNGEN
ZUR
KURBELWELLE,
DEREN
LAGE
RUNG
UND
DAS
VERHALTEN
DES
SCHMIERFILMS
IM
ZUSAMMEN
HANG
MIT
DEM
"INNEREN"
KOERPERSCHALL-LEITWEG
.
330
-6
INHALTSVERZEICHNIS
SEITE
6.5.4
BERECHNUNG
DER
LUFTSCHALLABSTRAHLUNG
VON
DER
SCHWIN
GENDEN
MOTORSTRUKTUR
.
335
6.5.4.1
ANMERKUNGEN
ZUM
BERECHNUNGSABLAUF
.
335
6.5.4.2
ABSCHAETZUNG
DER
ABGESTRAHLTEN
SCHALLEISTUNG
.
337
6.6
BEMERKUNG
ZU
WEITEREN
GERAEUSCHQUELLEN
AM
MOTOR
.
339
7.
ZUSAMMENFASSUNG
UND
AUSBLICK
340
ANHANG
343
I.
ANMERKUNGEN
ZU
DEN
GRUNDLAGEN
DER
FINITE-ELEMENT
METHODE
(FEM)
.
343
II.
ZUR
MATRIZEN-THEORIE
DER
STATIK
-
VERSCHIEBUNGSME
THODE
.
345
III.
LOESUNG
VON
DIFFERENTIALGLEICHUNGEN
(DGL)
MIT
HILFE
DER
FEM
.
352
IV.
ANMERKUNGEN
ZUR
FINITE-DIFFERENZEN-METHODE
(FDM)
.
357
V.
ANMERKUNGEN
ZUR
BOUNDARY-ELEMENT-METHODE
(BEM)
.
358
VI.
ANMERKUNGEN
ZUM
"MODALEN
MODELL"
(MODAL-ANALYSE)
.
359
SCHRIFTTUMSVERZEICHNIS
361
THESEN
ZUR
HABILITATIONSSCHRIFT
.
381
LEBENSLAUF
384 |
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