Die Wirkung des Kolbenbolzens
Die Hauptfunktion des Kolbenbolzens besteht darin, Kolben und Pleuelstange zu verbinden, um die vom Kolben aufgenommene Gaskraft zu übertragen. Der Kolbenbolzen ist ein zylindrischer Stift, der am Kolbenhemd befestigt ist und dessen Spitze durch die kleine Bohrung der Pleuelstange ragt. Er dient dazu, Kolben und Pleuelstange zu verbinden und die vom Kolben aufgenommene Gaskraft auf die Pleuelstange zu übertragen.
Struktur und Funktionsprinzip
Kolbenbolzen werden üblicherweise schwimmend oder halbschwimmend gelagert. Der schwimmende Kolbenbolzen kann sich frei zwischen Pleuelkopf und Kolbenbolzensitz drehen, während der halbschwimmende Kolbenbolzen fest im Pleuelkopf sitzt. Da der Kolbenbolzen im Betrieb periodischen Stoßbelastungen ausgesetzt ist und eine Pendelbewegung ausführt, muss er über eine hohe Festigkeit und Verschleißfestigkeit verfügen.
Werkstoffe und Fertigungsprozesse
Um Gewicht zu sparen, werden die Kolbenbolzen in der Regel aus hochwertigem legiertem Stahl gefertigt und sind häufig hohl. Diese Konstruktion reduziert nicht nur das Gewicht, sondern verbessert auch die Dauerfestigkeit.
Aus welchem Material besteht der Kolbenbolzen üblicherweise?
Niedrigkohlenstoffstahl, niedrigkohlenstofflegierter Stahl
Kolbenbolzen bestehen üblicherweise aus niedriggekohltem Stahl oder niedriggekohltem legiertem Stahl. Beispielsweise werden in Motoren mit geringer Belastung häufig Stähle der Güteklassen 15, 20, 15Cr, 20Cr und 20Mn2 verwendet; in verstärkten Motoren kommen hochlegierte Stähle wie 12CrNi3A/18CrMnTi2 und 20SiMnVB zum Einsatz, gelegentlich auch mittelgekohlter Stahl der Güteklasse 45.
Die Materialauswahl für den Kolbenbolzen richtet sich hauptsächlich nach seinen Betriebsbedingungen und Konstruktionsanforderungen. Der Kolbenbolzen ist unter hohen Temperaturen periodischen Stoßbelastungen ausgesetzt. Da der Schwenkwinkel des Kolbenbolzens im Bolzenloch gering ist, bildet sich nur schwer ein Schmierfilm, was zu unzureichender Schmierung führt. Um diese Anforderungen zu erfüllen, muss der Kolbenbolzen über ausreichende Steifigkeit, Festigkeit und Verschleißfestigkeit verfügen. Die Materialauswahl sollte sicherstellen, dass die Reibfläche des Kolbenbolzens eine hohe Härte aufweist, um die erforderlichen mechanischen Festigkeiten und die Verschleißfestigkeit zu gewährleisten.
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