35. Massenausgleich und Drehschwingungen des Triebwerks von Dieselmotoren

Das Hubkolben-Triebwerk unterliegt prinzipbedingt Massenwirkungen und Schwingungen, deren Beherrschung für Komfort und Betriebsfestigkeit von grundsätzlicher Bedeutung ist. Bei Fahrzeug-Dieselmotoren steigen z. B. die Komfortansprüche kontinuierlich. Die Anregung ungünstiger Strukturschwingungen z. B. durch große Zweitakt-Kreuzkopf-Langsamläufer kann die Sicherheit ganzer Schiffe gefährden. Es werden zunächst die Kurbeltriebmassen und deren Massenkräfte definiert. Mit Hebelwirkung resultieren daraus auch Massenmomente. Dann werden die Ausgleichsmöglichkeiten mittels mit der Kurbelwelle rotierender Gegengewichte erläutert. Bezüglich des Massenmomentausgleichs werden drei interessante Anwendungsbeispiele exemplarisch näher betrachtet. Ergänzende Ausführungen betreffen die Optionen mit Ausgleichswelle(n) und den Inneren Massenausgleich. Die Berücksichtigung dynamischer Drehmomentüberhöhungen infolge von Drehschwingungen (Torsionsschwingungen), angeregt durch Harmonische des Drehkraftverlaufs, ist eine Mindestanforderung an die Kurbelwellenberechnung. Diese beruht auf einem torsionsspezifischen 1D-Ersatzmodell. Es wird gezeigt, wie das Schwingungsgleichungssystem aufgestellt wird und damit sowohl das Eigenschwingungsverhalten als auch die erzwungenen Drehschwingungsamplituden berechnet werden können. Daran schließt sich eine kurze Beschreibung des Drehschwingungsdämpfers und -tilgers sowie des Zweimassen-Schwungrads (ZMS) ohne und aktuell mit Fliehkraftpendel an. Abschließend wird in Fortsetzung der Ausführungen in Kap.​ 34, „Bauformen, Eigenschaften und Beanspruchung des Triebwerks von Dieselmotoren“ ein kurzer Einblick in die Methodik der heute dem Stand der Berechnungstechnik entsprechenden 3D-Simulation des dynamischen Triebwerkverhaltens gewährt. Die Zweitakt-Kreuzkopf-Triebwerke großer Langsamläufer werden intensiv behandelt.