Experimentelle Untersuchung der Spaltströmung in einem Modell eines Kurbelwellenhauptlagers

Von:

Matthias Nobis

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Vor dem Hintergrund der noch nicht vollständig verstandenen Ursachen von Kavitationserscheinungen in Gleitlagern besteht die Notwendigkeit, eine genaue Kenntnis über die Strömungsvorgänge im engen Spalt zwischen Welle und Lagerschale zu erlangen. Die experimentellen Untersuchungen dieser Spaltströmung erfolgen in einem Lagermodell, dessen geometrische Eigenschaften aus den Abmessungen eines beispielhaften Kurbelwellenhauptlagers abgeleitet werden. Dabei wird auch die radiale Wellenverlagerung, wie sie in instationär belasteten Gleitlagern auftritt, in vereinfachter Form im Prüfstandsaufbau berücksichtigt. Mithilfe von Farbvisualisierungen wird die Komplexität dieses Strömungsproblems sichtbar und es können qualitative Aussagen getroffen werden. In Erweiterung dazu wird mit laseroptischen Geschwindigkeitsmessungen eine quantitative Bewertung ausgeführt. Die aufgenommen Messwerte werden je nach Möglichkeit mit Literaturdaten, analytisch berechneten Geschwindigkeitsverteilungen oder mit numerischen Berechnungsergebnissen verglichen. In weiterführenden Visualisierungsversuchen wird im Lagermodell unter Einsatz eines angepassten Fluids die Blasenentstehung für den speziellen Fall der Stoßkavitation aufgezeigt. Dabei wird die Abhängigkeit von zugeführtem Volumenstrom und eingestellter Drehzahl diskutiert. Die Arbeit hält eine breite Basis an experimentellen Untersuchungsergebnissen bereit und trägt zum Verständnis der Abläufe innerhalb der dreidimensionalen Schmierspaltströmung bei.