1 Zur Aufgabenstellung
1.1 Notwendigkeit der Erweiterung der hydrodynamischen Schmiertheorie
Die hydrodynamische Schmiertheorie zählt zu den klassischen Anwendungen der Strömungsmechanik. Sie hat sich zur Berechnung der Gleitlager allgemein durchgesetzt und hat durch die theoretische Erklärung der Vorgänge im Schmierspalt wesentlich zur Weiterentwicklung der Gleitlager beigetragen. Seit der ersten praktischen Anwendung dieser Theorie trat jedoch ein Problem auf, was bisher nicht gelöst wurde und durch die Forderung der Praxis, instationär belastete Gleitlager zu berechnen, ständig an Bedeutung gewinnt. Es ist das Problem der Randbedingungen: Bei der Anwendung der Reynolds’schen hydrodynamischen Schmiertheorie ist es notwendig, Randbedingungen für den Anfang und das Ende des Druckberges im Schmierspalt anzugeben, um dadurch die Berechnung negativer Drücke (Zugspannungen) im Schmierfilm zu vermeiden. Derartige Randbedingungen wurden für die Berechnung stationär belasteter Gleitlager eingeführt und später für instationär belastete Lager formal übernommen, was ein Problem ist. 1)
Außerdem werden durch die Randbedingungen die Erscheinungen im Unterdruckgebiet aus den Untersuchungen ausgeschlossen. Diese spielen aber eine Rolle bei der Versorgung des Lagers mit Schmiermittel und damit bei der Bildung eines geschlossenen Schmierfilms im tragenden Bereich des Lagers. Innerhalb der Gleitlagerforschung des Wissenschaftsbereichs Konstruktion und Schiffsentwurf bestand die Aufgabe, die Tragfähigkeitsverluste von Gleitlagern zu untersuchen, deren Welle und Lagerschale technologisch bedingt von der ideal kreisrunden Form abweichen. Bei der Anwendung der bisherigen Theorie auf derartige Lager, in denen bei einer beliebigen, zeitlich veränderlichen Spaltform möglicherweise mehrere Spaltminima und –maxima auftreten, ist die Lage des Druckberges nicht mehr einfach zu überschauen. Deshalb ist es hier nicht zulässig, die üblichen Randbedingungen formal zu übernehmen. Zur Lösung dieses Problems muß die Reynolds’sche Schmiertheorie erweitert werden, indem das Unterdruckgebiet vollständig in die Berechnungen einbezogen wird, so daß die Randbedingungen, die bisher aufgrund einfacher Überlegungen angenommen wurden, innerhalb der Berechnung exakt bestimmt werden können. Da es sich hierbei um Grundlagen zur Theorie der hydrodynamischen Schmierung handelt, gehen die Anwendungsmöglichkeiten über das oben genannte spezielle Problem der unrunden Gleitlager, das den Anlaß der Untersuchungen gab, hinaus. Deshalb wird die Erweiterung der Schmiertheorie als Gegenstand dieser Arbeit getrennt vom Problem der unrunden Lager behandelt. Über die Ergebnisse der Untersuchung unrunder Lager unter Anwendung der erweiterten Theorie wurde an anderer Stelle [25] bereits berichtet. zurück weiter