WIE DIE MOTORLAGER IHRE ELASTISCHEN EIGENSCHAFTEN VERLIEREN

Dieser Artikel bezieht sich auf einen vorherigen Artikel, der ĂŒber wie kann man wissen, dass die Motorlager ausgetauscht werden mĂŒssen, spricht.

Dieser Artikel legt Wert auf die GrĂŒnde und den Prozess der Abnutzung des Gummis in Motorlagern. Wir glauben, dass die Erkenntnisse ĂŒber die GrĂŒnde des Verlusts der elastischen Eigenschaften der Motorlager, den Bootsbesitzern helfen können, um geeignete Methoden fĂŒr die der Motorlager LebensdauerverlĂ€ngerung der Motorlager zu finden.

Dieser Artikel gilt fĂŒr alle Bootsmotoren, egal ob es Yanmar, Volvo, Mercury, Beta Marine oder eine andere Motormarke ist. Der Abnutzungsprozess findet in Ă€hnlicher Weise bei allen Motorlagern statt, ungeachtet der Marke oder des Modells des Motors.

Darstellung einer Untereinheit von Naturgummi.

Darstellung einer Untereinheit von Naturgummi.
Darstellung einer Untereinheit von Naturgummi.

Wir fangen mit der Mechanik der Elastomere an. Alle Elastomere bestehen aus Polymerketten, ungeachtet des Typs, der HĂ€rte oder der Farbe. Die Bezeichnung “Polymer” kommt vom griechischen Wort „Poly“, das „viel“ bedeutet, und „mer“, das „Teile“ bedeutet. Naturgummi, wie andere Gummizusammensetzungen, ist ein Polymer, d.h. eine lange MolekĂŒlkette die sich wiederholende Untereinheiten enthĂ€lt.

Darstellung einer Vernetzung zwischen zwei Naturgummiketten, die blaue Kette und die grĂŒne Kette.

Darstellung einer Vernetzung zwischen zwei Naturgummiketten, die blaue Kette und die grĂŒne Kette.
Darstellung einer Vernetzung zwischen zwei Naturgummiketten, die blaue Kette und die grĂŒne Kette.

Man kann es vergleichen mit einem Teller von verwickelten Spaghetti, um eine Polymermasse darzustellen. Ein Spaghetti stellt eine einzelne Polymerkette dar. Die lange Kette erlaubt die Verwicklung.

Mit der Erfindung der Vulkanisierung konnte eine 3-dimensionale Struktur mit Schwefelbindungen geformt werden. Die Ketten können sich ausdehnen und sich zusammenziehen, weil sie flexibel sind. In unserem Spaghetti-Vergleich haben sich die losen Spaghettis in eine Fischernetzstruktur umgewandelt, wie ein vulkanisiertes Gummi.

Auf einfache Weise können wir definieren, dass die Elastomere aus einer sehr großen Kettenanzahl bestehen, wie auf dem folgenden Bild gezeigt wird.

Schwingungen im Bootsmotor können verschiedene GrĂŒnde haben: Motorunwucht, Meeresbedingungen, SchwingungsvergrĂ¶ĂŸerung wegen Resonanz mit der Erregungsfrequenz des Motors, Fehlausrichtung der Antriebswelle oder eine Kombination von ihnen. Schwingungen können Spannung und Dehnung im Gummi des Motorlagers erzeugen, wie man in dem folgenden ErmĂŒdungstest-Video sehen kann.

Diese Spannung und Dehnung erzeugt Belastung in den Polymerketten des Motorlagers. Die Spannung im Gummi wird im folgenden FEM-Bild gezeigt.

Im Laufe der Jahre werden die Polymerketten des Motorlagers vielen Spannungs -und Dehnungszyklen ausgesetzt. Die Polymerketten des Motorlagers brechen proportional zur Anzahl der Zyklen.

Die Federkennlinien von 2 Motorlagern werden auf dem Bild 3 gezeigt. Ein Motorlager ist neu und das andere Motorlager ist gebraucht. Wie oben gezeigt, erzeugen die dynamischen Belastungen Spannungs -und Dehnungszyklen und sie brechen die Polymerketten. Deswegen hat ein altes Motorlager weniger Polymerketten des Motorlagers, um dieselbe Belastung auszuhalten. Das beeinflusst die Einfederung des Motorlagers. Wie man sehen kann, verÀndert sich die Einfederung des Motorlagers mit der Zeit von S1 zu S2, weil die restlichen Polymerketten des Motorlagers so viel aushalten, wie sie können, aber sie dehnen sich mehr.

Federkennlinien von neuem Motorlager und gebrauchtem Motorlager

 
Bild 3: Federkennlinien von neuem Motorlager und gebrauchtem Motorlager
Bild 3: Federkennlinien von neuem Motorlager und gebrauchtem Motorlager

Um eine gute Isolierung zu erreichen, spielt die Steifigkeit der Motorlager eine große Rolle. Aber was bedeutet die Steifigkeit? Die Steifigkeit des Motorlagers ist das VerhĂ€ltnis zwischen Belastung und Einfederung, d.h., die nötige Belastung, um eine bestimmte Einfederung zu erreichen. Die Steifigkeit des Motorlagers wird mit einer braunen gestrichelten Linie dargestellt. Sie zeigt das VerhĂ€ltnis oder die Steigung der Kurve bei einer bestimmten Belastung (F1). Die Steifigkeit 0 ist die Steifigkeit eines neuen Motorlagers und die Steifigkeit 1 ist die Steifigkeit eines gebrauchten Motorlagers. Die Steifigkeit des gebrauchten Motorlagers ist höher als die Steifigkeit des neuen Motorlagers.

Die Steifigkeit der Motorlager spielt eine große Rolle bei der Isolierung des Motors. Sie bestimmt die Resonanzfrequenz des Systems. Je höher die Steifigkeit des gelagerten Systems, desto höher ist die Eigenfrequenz. Deswegen ist die Isolierung niedriger.

From an isolation point of view we need to understand that the stiffness of the flexible engine mounts plays a key role on the isolation. But what is the stiffness? The stiffness is the proportion between force and displacement. This is to say, the amount of force that is needed to provide a given displacement or deflection. The stiffness is represented with a dotted brown line, showing the proportion or slope of the curve at a give force (F1). The stiffness 0 is the stiffness of the new mount and the stiffness 1 is the stiffness of the used mount. Stiffness of the used mount is higher as the new one.

The stiffness plays a major role on the isolation of the engine. It determines the resonant frequency of the system. The higher is the stiffness of the suspension the higher the natural frequency, so lower will the isolation be.

Natural frequency formula where K is stiffness of the mounts and M is the mass of the engine

In anderen Worten, auch wenn der Motor sich mehr bewegt und das System mehr ElastizitĂ€t zeigt, könnte man denken, dass der Motor besser gegen Schwingungen isoliert ist, aber das Gegenteil ist der Fall. Die Schwingungen werden noch mehr gefĂŒhlt.

Weil das System elastischer ist, sind die Fehlausrichtungen der Antriebswelle grĂ¶ĂŸer. Sehen Sie unten ein Video mit einem Vergleich zwischen neuen und gebrauchten Motorlagern.

Im folgenden Video sehen Sie ein Teil mit elastischen Eigenschaften, die sich mit der Zeit verschlechtern.

Zusammenfassung:

Die Abnutzung der Elastomere findet bei allen Motorlagern statt. Die Abnutzung ist abhĂ€ngig von der Anzahl der Belastungszyklen und ihrer GrĂ¶ĂŸe. Der Grund dafĂŒr ist der Verlust der Polymerketten der Motorlager. Je weniger Polymerketten es im Motorlager gibt, desto elastischer wird das System sein. Je elastischer das Motorlager ist, desto mehr wird es sich bewegen, und das Motorlager kann auch LĂ€rm und Biegemomente auf der Achse erzeugen. Das erzeugt höhere Spannung auf die Motorlager und die ĂŒbrigen Polymerketten brechen, und es erzeugt einen Abnutzungskreislauf.