Mechanisches Design wie das Leben ist immer ein interessanter Kompromiss. Als Ingenieure kennen wir das Prinzip des Gebens und Nehmens. Sobald sich eine Lösung bewährt hat und zuverlässig ist, bis eine entscheidende Verbesserung mit einer anderen Idee oder Technologie gefunden wird, neigen wir dazu, sie umfassend und klar einzusetzen. Ein Beispiel sind Gleitlager, die Schalen- oder Gleitlager genannt werden.
Wie die Buchse hergestellt wird
Konzeptionell handelt es sich um eine einfache Metallhalbschale mit doppelter oder dreifacher Metallschicht, die in der Kupplung zwischen Kurbelzapfen und Pleuel oder zwischen Hauptzapfen und Kurbelgehäuse verwendet wird. Diese Art der Kupplung muss eine Reihe widersprüchlicher Anforderungen erfüllen. Zunächst einmal muss es stark genug sein, um die wechselnden Belastungen aufzunehmen, die zwischen den Kupplungselementen übertragen werden: Pleuelstange und zugehöriger Bolzen oder zwischen Hauptzapfen und Kurbelgehäuse. Wenn die Drehzahl des Motors zunimmt, sei es aufgrund von Verbrennungs- oder Herunterschaltbedingungen, nehmen die Kräfte auf diese Komponenten stark zu. Die traditionelleren Bimetallbuchsen wurden durch die widerstandsfähigeren und teureren Trimetallbuchsen ersetzt, denen Bronze und Blei zugesetzt wurden. Diese Art von Buchsen wird in den meisten Motoranwendungen sowohl für den Serieneinsatz als auch für Rennmotoren weit verbreitet verwendet.
Warum Bronze?
Bronze hat auch eine andere sehr wichtige Funktion, nämlich die Wärmeübertragung auf das Teil, mit dem es gekoppelt ist, mit größerer Effizienz als andere Materialien. B. bei einer anderen wichtigen, aber statischen Kopplung zwischen dem Sitz bzw. der Ventilführung und dem Motorkopf auftritt.
Eine weitere oft vernachlässigte Besonderheit des Gleitlagers ist die Fähigkeit, einige im Motor und im Schmierkreislauf vorhandene kleine Metallrückstände einzufangen und somit zurückzuhalten. Diese entstehen durch den Verschleiß der Teile, ob auf Eisenbasis oder auf Basis von Materialien aus Leichtmetalllegierungen wie Aluminium oder Titan. Diese Qualität ist gerade in der Anfangsphase des Motoreinlaufs sehr wichtig. Dann ist die weichere bzw. verformbarere Oberfläche der Buchse in der Lage, nach dem Schleifen und Polieren noch vorhandene Rauhigkeiten beispielsweise von Kurbelwellenzapfen und Pleuel- oder Kurbelzapfen aufzunehmen.
Der Ölfilter
In der Motorkonstruktionsphase ist es wichtig, die Effizienz des Ölfilters zu definieren. Ziel ist es, dieses Element als Werkzeug zur Motorspülung während der Einlaufphasen einzusetzen. Aber auch in den ersten Betriebs- und sicheren Bedingungen, wenn der Verschleiß stabil ist und daher im Normalbetrieb im Inneren des Motors vorhanden ist. Das Vorhandensein des Getriebes und der Kupplung im Inneren des Motors kann die Ölreinheit verschlechtern. Dies geschieht häufig bei Serien- oder Wettbewerbsmotorradmotoren, wie sie an SBK-Motorrädern montiert sind. Daher die Qualität des Öls, das es zu den Buchsen bringt. Tatsächlich kann der höhere Druckabfall, der am Filter nach einem hohen oder konstanten Verschmutzungsgrad im Filter auftreten kann, auch dazu führen, dass das Öldruckniveau in den Buchsen selbst abfällt. Dieser Effekt verringert die Belastbarkeit in der Buchse und der relativen Stiftkopplung.
Verformung erforderlich
Gleichzeitig muss sich die Buchse bzw. das Halbschalenpaar verformen und an die Bewegung und unvollkommene Form des Hauptzapfens anpassen können. Aber auch des Hubzapfens und des Pleueldeckels, während der Rotationsphase desselben. Sie muss sowohl in der Anfangsphase des Motorbetriebs als auch bei hohen Motorbetriebsstunden bzw. -kilometern gewährleistet sein. Das „früh lebensgefährlich“ angegeben als „Anfangsperiode der Lebensdauer der Buchse „, ist das wichtigste und wesentlichste, um eine zuverlässige Lebensdauer dieser Komponente zu gewährleisten. Ebenso ist die richtige Ölzufuhr bereits beim ersten Start oder bei allen Motorstarts wesentlich, um die minimale Öldicke im Gehörgang zwischen den beiden Halbschalen und dem entsprechenden Stift sicherzustellen.
Trimetallische Schicht
Die Widerstandsfähigkeit der trimetallischen Schicht sowie des Grundmaterials, aus dem die Buchse besteht, muss der richtige Kompromiss aus Steifigkeit und Verformbarkeit sein. Bei einer Ausführung einer Buchse oder Halbschale vom Tri-Metall-Typ besteht die Struktur aus Stahl, der aus einem hochfesten Band gewonnen wird, mit der Hinzufügung einer Abscheidung einer Bronzeschicht und anschließend einer dünnen Nickelschicht . Die letzte vorhandene Schicht ist durch das Vorhandensein einer Legierung aus Blei und Zinn gekennzeichnet. Alternativen zu dieser letzten Schicht ist Babbitt-Metall auf primärer Zinnbasis: Es wird auch als Multimetallstruktur bezeichnet.
Nickel
Das Vorhandensein von Nickel wirkt als physikalische Barriere, um die Trennung des Zinns von der dritten Schicht zu vermeiden, wodurch die Verringerung der Abriebfestigkeit vermieden wird. Es könnte daher interessant sein, über diesem Drittel an eine zusätzliche Schicht zu denken, die nach einer gewissen Betriebszeit weiteres Zinn diffundieren kann, um den Oberflächenwiderstand mit der Zeit zu erhöhen. Insbesondere bei Hochleistungsmotoren konnte eine 15%ige Steigerung der Abriebfestigkeit durch Verwendung von 4-Lagen-Buchsen geschätzt werden.
(Ende des ersten Teils: der zweite ist am Freitag, den 21. Oktober ab 21:00 Uhr online verfügbar)
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