Woraus besteht die Kolbenbaugruppe?
Die Kolbenbaugruppe ist ein wichtiger Bestandteil des Automobilmotors und besteht im Wesentlichen aus folgenden sechs Komponenten:
1. Kolben: Er ist Teil der Brennkammer und ist mit mehreren Ringnuten zur Montage der Kolbenringe ausgestattet.
2. Kolbenring: Er wird zur Abdichtung auf dem Kolben montiert und besteht üblicherweise aus einem Gasabstreifring und einem Ölabstreifring.
3. Kolbenbolzen: Verbindet den Kolben mit dem kleinen Kopf der Kolbenpleuelstange; es gibt zwei Ausführungen: vollschwimmend und halbschwimmend.
4. Pleuelstange: Die Pleuelstange verbindet Kolben und Kurbelwelle und ist auf beiden Seiten in einen großen und einen kleinen Kopf unterteilt. Der kleine Kopf ist mit dem Kolben, der große Kopf mit der Kurbelwelle verbunden.
5. Pleuellager: ein Schmierbauteil, das im großen Kopf des Pleuels eingebaut ist.
6. Pleuelbolzen: Bolzen, der das große Ende des Pleuels an der Kurbelwelle befestigt.
Der Kolbenring ist ein zentrales Bauteil im Verbrennungsmotor. Zusammen mit Zylinder, Kolben und Zylinderwand sorgt er für die Abdichtung des Kraftstoff-Luft-Gemisches. Gängige Automobilmotoren lassen sich in Diesel- und Benzinmotoren unterteilen. Aufgrund ihrer unterschiedlichen Kraftstoffeigenschaften werden verschiedene Kolbenringe verwendet. Früher wurden Kolbenringe gegossen, doch mit dem technologischen Fortschritt entstanden hochbelastbare Stahlkolbenringe. Angesichts der steigenden Anforderungen an Motoren und Umweltverträglichkeit wurden diverse fortschrittliche Oberflächenbehandlungsverfahren wie thermisches Spritzen, Galvanisieren, Verchromen, Gasnitrieren, physikalische Abscheidung, Oberflächenbeschichtung und Zink-Mangan-Phosphatierung eingesetzt, um die Funktion der Kolbenringe deutlich zu verbessern.
Der Kolbenbolzen dient dazu, den Kolben mit der Pleuelstange zu verbinden und die auf den Kolben wirkende Kraft auf die Pleuelstange zu übertragen oder umgekehrt.
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. Daher muss der Kolbenbolzen ausreichend steif, fest und verschleißfest sein. Seine Masse sollte möglichst gering sein, und Bolzen und Bolzenloch müssen über geeignete Passungen und eine gute Oberflächenqualität verfügen. Insbesondere die Steifigkeit des Kolbenbolzens ist wichtig, da eine Biegeverformung des Kolbenbolzens den Kolbenbolzensitz beschädigen kann.
Kurz gesagt, die Betriebsbedingungen des Kolbenbolzens sind durch ein hohes Druckverhältnis, die fehlende Ausbildung eines Ölfilms und eine unkoordinierte Verformung gekennzeichnet. Daher erfordert seine Konstruktion neben einer ausreichend hohen mechanischen Festigkeit und Verschleißfestigkeit auch eine hohe Dauerfestigkeit.
Der Pleuelkörper besteht aus drei Teilen: Der mit dem Kolbenbolzen verbundene Teil wird als kleiner Pleuelkopf bezeichnet; der mit der Kurbelwelle verbundene Teil wird als großer Pleuelkopf bezeichnet; und der Teil, der den kleinen und den großen Pleuelkopf verbindet, wird als Pleuelkörper bezeichnet.
Um den Verschleiß zwischen Kolbenkopf und Kolbenbolzen zu reduzieren, wird die dünnwandige Bronzebuchse in die Bohrung des Kolbenkopfes eingepresst. In die Kolbenköpfe und Buchsen werden Nuten gebohrt oder gefräst, damit Ölspritzer die Dichtfläche zwischen Schmierbuchse und Kolbenbolzen erreichen können.
Der Pleuelkörper ist eine lange Stange, die hohen Kräften ausgesetzt ist. Um Verformungen durch Biegung zu vermeiden, muss er ausreichend steif sein. Daher weisen Pleuelkörper in Fahrzeugmotoren meist ein I-Profil auf, das bei ausreichender Steifigkeit und Festigkeit die Masse minimiert. Hochleistungsmotoren hingegen verwenden ein H-Profil. Bei manchen Motoren ist der Kolben mit Öleinspritzung und kleinem Pleuelkopf ausgestattet, wofür eine Längsbohrung im Pleuelkörper erforderlich ist. Um Spannungsspitzen zu vermeiden, sind Pleuelkörper, kleiner und großer Pleuelkopf durch einen großen, kreisförmigen Übergang verbunden.
Um die Vibrationen des Motors zu reduzieren, muss der Qualitätsunterschied der Pleuelstangen auf ein Minimum beschränkt werden. Bei der werkseitigen Montage des Motors wird in der Regel in Gramm als Maßeinheit verwendet, wobei die große und die kleine Masse der Pleuelstangen berücksichtigt werden. Für den gleichen Motor werden Pleuelstangen der gleichen Gruppe ausgewählt.
Beim V-Motor teilen sich die entsprechenden Zylinder der linken und rechten Zylinderreihe einen Kurbelzapfen, und es gibt drei Arten von Pleuelstangen: Parallelpleuelstangen, Gabelpleuelstangen und Haupt- und Hilfspleuelstangen.
Die Platten, die auf den festen Halterungen der Kurbelwelle und des Zylinderblocks montiert sind und die Funktion der Lagerung und Schmierung übernehmen, werden üblicherweise als Kurbelwellenlager bezeichnet.
Kurbelwellenlager werden im Allgemeinen in zwei Typen unterteilt: Lager (Abbildung 1) und Flanschlager (Abbildung 2). Flanschlagerbuchsen dienen nicht nur der Abstützung und Schmierung der Kurbelwelle, sondern übernehmen auch deren axiale Positionierung (die axiale Positionierungsvorrichtung kann nur an einer Stelle der Kurbelwelle angebracht werden).
Bei der Verwendung von Pleuelschrauben werden wir feststellen, dass es viele Probleme mit Pleuelschrauben gibt, wie etwa Probleme mit dem Aussehen, der Toleranzlänge, Brüche, Probleme mit dem Zahngewinde, Probleme, die während der Montage auftreten, und so weiter.
Die einfachste Methode besteht darin, die Pleuelschraube zu prüfen, die Fehlerquelle zu finden und sie auszutauschen. Für die Prüfung der Pleuelschraube ist eine geeignete Methode erforderlich. Die Pleuelschraube ist eine wichtige Schraube, die den Lagersitz des Pleuelauges mit dem Lagerdeckel verbindet. Sie ist beim Zusammenbau einer Vorspannkraft ausgesetzt und wirkt im Betrieb des Viertakt-Dieselmotors zusätzlich auf die Massenkräfte der Kolbenbewegung. Der Durchmesser der Pleuelschraube ist klein, da er durch den Durchmesser des Kurbelzapfens und die Außenkante des Pleuelauges begrenzt ist.
Eine Schraube verbindet den geteilten Pleueldeckel mit dem Pleuelauge. An jedem Lagerpaar werden üblicherweise zwei oder vier Pleuelschrauben zur Befestigung verwendet. Die Schraubenart variiert. Der Schraubenkopf ist oft mit einer Positionierungsebene oder einem konvexen Block versehen, um die Montage zu erleichtern und ein Verdrehen der Pleuelschraube beim Anziehen der Mutter zu verhindern. Der Durchmesser des Schraubenkörpers ist an jeder Querschnittsfläche des Lagers groß, um eine präzise Positionierung im Schraubenloch während der Montage zu gewährleisten. Der Durchmesser des restlichen Schraubenkörpers ist kleiner als der Durchmesser des Schraubenlochs, und die Länge ist größer, um die Belastung des Gewindes bei Biege- und Stoßbelastung zu reduzieren. Das Gewinde ist üblicherweise als Feingewinde mit hoher Präzision ausgeführt.
Um ein Lösen der Gewindeverbindung zu verhindern, ist die Pleuelschraube mit einer permanenten Sicherungsvorrichtung ausgestattet. Diese besteht in der Regel aus einem Splint, einer Sicherungsscheibe und einer Kupferbeschichtung auf dem Gewinde. Pleuelschrauben sind häufig wechselnden Belastungen ausgesetzt, was leicht zu Materialermüdung und Bruch führen und schwerwiegende Folgen haben kann. Daher werden sie oft aus hochwertigem legiertem Stahl oder hochwertigem Kohlenstoffstahl gefertigt und anschließend wärmebehandelt. Im Betrieb ist auf die regelmäßige Überprüfung des festen Sitzes zu achten, um ein Lösen zu verhindern. Bei der Demontage ist die Schraube auf Risse, übermäßige Dehnung usw. zu prüfen und gegebenenfalls auszutauschen. Beim Einbau ist es notwendig, die Schraube über Kreuz anzuziehen und schrittweise mit dem vorgeschriebenen Vorspannmoment festzuziehen. Dieses darf weder zu hoch noch zu niedrig sein, um Unfälle wie einen Bruch der Pleuelschraube im Betrieb zu vermeiden.
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