Studienabschlussarbeiten

In der vorliegenden Arbeit wird das Betriebsverhalten aerodynamischer Gleitlager für den Einsatz in PKW-Ottomotoren untersucht. Zunächst wird eine Begutachtung der besonderen Anforderungen, welche ein Abgasturbolader an die Wellenlagerung stellt, durchgeführt. Vor allem Vor- und Nachteile aerodynamischer gegenüber hydrodynamischer Lager werden beleuchtet. Als Vorteile aerodynamischer Lager können unter anderem eine Verbesserung von Wirkungsgrad und Ansprechverhalten, als Nachteile eine geringere Tragfähigkeit sowie eine verhältnismäßig schlechte Dämpfung des Schmierfilmes genannt werden. Auf Basis der vorgestellten Einflussgrößen werden bekannte Grundtypen wie beispielsweise das Folien- oder Spiralrillenlager und deren wichtigste Vertreter vorgestellt und verglichen. Dabei erweist sich das Drahtgeflechtlager als am erfolgversprechendsten für die Applikation im Abgasturbolader. Um eine Abhebedrehzahl für das Drahtgeflechtlager zu bestimmen, wird dieses zunächst modelliert. Anschließend werden die Grundlagen für eine Bestimmung der Abhebedrehzahl mittels der Raynoldsschen Differentialgleichung für inkompressible Medien dargelegt. Nach einem Vergleich der gängigen unterschiedlichen computergestützten Simulationsmethoden FEM, CFD und MKS werden die daraus gewonnenen Erkenntnisse in einer Simulation der Abhebedrehzahl eines definierten Drahtgeflechtlagers auf Basis des Programms MATLAB umgesetzt. So konnte ein erster Simulationsansatz erarbeitet werden, durch welchen der qualitative Verlauf des Drucks im Schmierspalt sowie die Proportionalität der Abhebedrehzahl zur statischen Wellenbelastung ermittelt werden konnten. Die Verläufe beider Größen verhalten sich erwartungsgemäß. Zur Schaffung eines schlüssigen Gesamtbildes werden tribologische Modelle entwickelt, welche dem Leser die Voraussetzung zur Bestimmung des theoretischen Verschleißes sowie des Reibkoeffizienten an die Hand geben.

Mit der fortschreitenden Mobilisierung unserer Welt erlangt der Faktor Sicherheit für alle Verkehrsteilnehmer immer größere Bedeutung. Automobile sind heutzutage darauf ausgelegt, die Bedürfnisse verschiedenster Nutzergruppen zu erfüllen und bieten ein Höchstmaß an Komfort und Nutzerfreundlichkeit. Neben dem Verlangen nach Komfort und Sicherheit werden im Sinne der Wirtschaftlichkeit und der Umweltverträglichkeit ständig hohe Anforderungen an eine intelligente, kostengünstige sowie möglichst leichte Konstruktion gestellt. - Der Automobilsitz bildet die Schnittstelle des Fahrers zum Fahrzeug, er ist ein sehr gutes Beispiel für die Verbindung der Anforderungen nach maximaler Sicherheit und Benutzerfreundlichkeit, bei geringstem Gewicht und Kosten. Eine Schüsselrolle in diesem Ungleichgewicht der Anforderungen nimmt dabei die Beschlagskomponente ein. Sie bildet die gelenkige Verbindung zwischen Lehne und Sitzuntergestell und realisiert somit über die Einstellung der Lehnenneigung eine der absoluten Grundfunktionen eines Automobilsitzes. - Für die Konstruktion einer Komponente in diesem beschriebenen Grenzbereich ist es daher immer essentiell wichtig die Anforderungen an die Komponente möglichst genau zu kennen. Die folgende Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung und Umsetzung eines Messsystems zur Bestimmung des im Crash auf die Beschlagskomponenten wirkenden Drehmomentes. Wie auch für den Entwicklungsprozess der Komponente selbst werden hier die Anforderungen über Vorversuche genauestens abgeklärt um auch das Messsystem optimal abstimmen zu können. - Die Arbeit behandelt die Auswahl und Optimierung des für diese Anwendung optimalen Messsystems und enthält zudem durch Vorversuche im Entwicklungsprozess gewonnene neue Erkenntnisse über die Eigenschaften der eingesetzten Serienkomponenten Dreh- und Rastbeschlag.

Die Betrachtung von Eigenspannungen in Materialien und Bauteilen wird bei wachsenden Anforderungen an Bauteile in nahezu alle Richtungen immer wichtiger. Eigenspannungen haben Auswirkungen auf das Betriebsverhalten von Bauteilen. In dieser Arbeit werden die Auswirkungen von Eigenspannungen, die durch das Kugelstrahlen entstehen, untersucht. Insbesondere geht es um die Auswirkungen auf die Zug- und Torsionsversuche an Federstahldrähten und die Möglichkeit aus diesen Kennlinien das Eigenspannungstiefenprofil zu berechnen und mathematisch zu beschreiben.

Die vorliegende Bachelorarbeit beschäftigt sich mit dem sogenannten Ringwandern, also einer Relativbewegung zwischen Wälzlageraußenring und Gehäuse. Es wird auf eine bisher wenig erforschte Form des Ringwanderns eingegangen, bei welcher sich der Außenring nicht nur verdreht, sondern im Gehäuse verschraubt. Neben einer Einflussgrößenanalyse ist in der Arbeit das verwendete 3D-FE-Modell beschrieben, das die Rotation der Wälzkörper im Lager durch eine Abfolge von statischen Berechnungsschritten simuliert. In den nachfolgenden Berechnungen wurden drei Parameter variiert, um deren Einfluss auf das Wälzlagerwandern zu untersuchen. Dabei wurden die Anzahl der Umdrehungen des Außenrings, der axiale Wanderweg des Lagers im Gehäuse sowie der tangentiale Wanderweg als Grundlage für die Auswertung herangezogen. Es zeigt sich, dass eine Erhöhung des Übermaßes in der Passung zwischen Gehäuse und Außenring, eine Erhöhung des Reibwertes und eine Reduzierung der auf das Lager wirkenden Kraft den Wandereffekt verringern. Weiterhin konnten drei Konfigurationen gefunden werden, die als nahezu wanderfrei anzusehen sind.

Die vorliegende Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der Optimierung des Lochens und Sickens von dünnwandigen Aluminiumhülsen, welche im Werk der COEXAL GmbH angefertigt werden. Die 7 Jahre alte bestehende, manuell bestückte Vorrichtung konnte die geforderten Stückzahlen nicht mehr erfüllen, da jedes Teil einzeln vom Bediener in die zwei Bearbeitungsstationen Lochen und Sicken eingelegt werden musste. Daher bestand die Forderung nach einer Optimierung dieser Fertigungsabläufe durch eine Anpassung oder Neukonstruktion. Nach Analysierung und Betrachtung der bestehenden Vorrichtung wurde eine neue Vorrichtung mit automatisiertem Handlingsystem entwickelt. Die einzelnen Stationen werden in der Arbeit näher betrachtet und erläutert. Die hier beschriebene Loch- und Sickvorrichtung hat eine vom Bediener unabhängige Ausbringung der Aluminiumhülsen unter gleichbleibendem Qualitätsniveau.