Kurbelwelle - Crankshaft
Eine Kurbelwelle ist eine von einem Kurbelmechanismus angetriebene Welle , die aus einer Reihe von Kurbeln und Kurbelzapfen besteht, an denen die Pleuel eines Motors befestigt sind. Es ist ein mechanisches Teil, das eine Umwandlung zwischen hin- und hergehender Bewegung und Rotationsbewegung durchführen kann . In einem Hubkolbenmotor , übersetzt sie hin- und hergehende Bewegung des Kolbens in eine Drehbewegung, während sie in einem Hubkolbenkompressor , er die Drehbewegung in hin- und hergehende Bewegung umwandelt. Um die Umwandlung zwischen zwei Bewegungen zu bewerkstelligen, verfügt die Kurbelwelle über "Crank Throws" oder "Crankpins", zusätzliche Lagerflächen, deren Achse zur Kurbel versetzt ist, an denen die "big end" der Pleuel jedes Zylinders ansetzen .
Es ist typischerweise mit einem Schwungrad verbunden , um die Pulsationscharakteristik des Viertaktzyklus zu reduzieren , und manchmal mit einem Torsions- oder Schwingungsdämpfer am gegenüberliegenden Ende, um die Torsionsschwingungen zu reduzieren, die oft entlang der Länge der Kurbelwelle von den am weitesten von der Kurbelwelle entfernten Zylindern verursacht werden Abtriebsende wirkt auf die Torsionselastizität des Metalls.
Geschichte
Kurbelmechanismus
Han-China
Die ersten handbetriebenen Kurbeln erschienen in China während der Han-Dynastie (202 v. Chr.-220 n. Chr.). Sie wurden zum Seidenspulen, Hanfspinnen, für den landwirtschaftlichen Windenventilator , im wasserbetriebenen Mehlsieb, für hydraulisch betriebene metallurgische Bälge und in der Brunnenwinde verwendet . Das rotierende Windsichtgebläse erhöhte die Effizienz beim Trennen von Körnern von Spelzen und Stängeln erheblich. Das Potenzial der Kurbel zur Umwandlung einer Kreisbewegung in eine reziproke Bewegung scheint jedoch in China nie vollständig ausgeschöpft worden zu sein, und die Kurbel fehlte bei solchen Maschinen typischerweise bis zur Wende des 20. Jahrhunderts.
Römisches Reich
Eine Kurbel in Form eines exzentrisch montierten Griff des Dreh handmill erschien im 5. Jahrhundert vor Christus Celtiberian Spanien und schließlich über die Ausbreitung Römischen Reich . In Augusta Raurica , Schweiz, wurde eine römische Eisenkurbel aus dem 2. Jahrhundert n. Chr. ausgegraben . Die kurbelbetriebene römische Mühle stammt aus dem späten 2. Jahrhundert.
Beweise für die mit einer Pleuelstange kombinierte Kurbel finden sich in der Hierapolis-Mühle aus dem 3. Jahrhundert; sie sind auch in Stein gefunden Sägewerke in römischen Syrien und Ephesus datiert aus dem 6. Jahrhundert. Der Giebel der Hierapolis-Mühle zeigt ein Wasserrad, das von einem Mühlenlauf gespeist wird , der über ein Räderwerk zwei Gattersägen antreibt, die mit einer Art Pleuel und Kurbeln Blöcke schneiden. Die Kurbel- und Pleuelmechanismen der beiden anderen archäologisch belegten Sägewerke arbeiteten ohne Räderwerk. Wasserbetriebene Marmorsägen in Deutschland wurden von dem Dichter Ausonius des späten 4. Jahrhunderts erwähnt ; etwa zur gleichen Zeit scheinen diese Mühlentypen auch von Gregor von Nyssa aus Anatolien angedeutet zu sein .
Mittelalterliches Europa
Ein Drehschleifstein durch eine Handkurbel betätigt wird , in dem gezeigten Karolinger Manuskript Utrecht Psalter ; die Federzeichnung um 830 geht auf ein spätantikes Original zurück. Kurbeln zum Drehen von Rädern werden auch in verschiedenen Werken aus dem 10. bis 13. Jahrhundert dargestellt oder beschrieben.
Die ersten Darstellungen der Verbindung Kurbel in dem Tischler Klammer zwischen 1420 und 1430 in der nordeuropäischen Kunstwerk erscheinen. Die rasche Einführung der Verbundkurbel lässt sich in den Werken eines unbekannten deutschen Ingenieurs über den Stand der Wehrtechnik während der Hussitenkriege nachweisen: Zuerst tauchte das Pleuel, das an Kurbeln angebracht war, wieder auf; zweitens wurden auch Doppel-Compound-Kurbeln mit Pleueln ausgestattet; und drittens wurde das Schwungrad für diese Kurbeln verwendet, um sie über den "toten Punkt" zu bringen. Das Konzept wurde 1463 von dem italienischen Ingenieur und Schriftsteller Roberto Valturio stark verbessert , der ein Boot mit fünf Sätzen entwickelte, bei dem die parallelen Kurbeln alle durch eine Pleuelstange zu einer einzigen Kraftquelle verbunden sind, eine Idee, die auch von seinem Landsmann aufgegriffen wurde Italienischer Maler Francesco di Giorgio .
Anfang des 15. Jahrhunderts war die Kurbel in Europa gebräuchlich, wie die Arbeiten des Militäringenieurs Konrad Kyeser (1366 – nach 1405) zeigen. Zu den in Kyesers Bellifortis dargestellten Geräten gehören gekröpfte Ankerwinden zum Spannen von Belagerungsarmbrüsten, eine gekröpfte Eimerkette zum Wasserheben und Kurbeln, die an einem Glockenrad angebracht sind. Kyeser stattete die Archimedes-Schrauben zur Wasserförderung auch mit einer Handkurbel aus, eine Innovation, die später die alte Praxis der Pfeifenbearbeitung durch Treten ersetzte.
Pisanello malte eine Kolbenpumpe, die von einem Wasserrad angetrieben und von zwei einfachen Kurbeln und zwei Pleueln betrieben wurde.
Im 15. Jahrhundert wurden auch gekröpfte Zahnstangenvorrichtungen, Kranchinen genannt, die am Schaft der Armbrust angebracht wurden, um noch mehr Kraft beim Spannen der Flugkörperwaffe auszuüben. In der Textilindustrie wurden gekröpfte Spulen zum Aufwickeln von Garnsträngen eingeführt.
Kurbelwelle
Mittelalterlicher Naher Osten
Die nicht-manuelle Kurbel kommt in mehreren der hydraulischen Geräte vor, die von den Banū Mūsā- Brüdern in ihrem Buch der genialen Geräte aus dem 9. Jahrhundert beschrieben wurden . Diese automatisch betriebenen Kurbeln kommen in mehreren Geräten vor, von denen zwei eine Bewegung enthalten, die der einer Kurbelwelle nahekommt , und antizipiert Al-Jazaris Erfindung um mehrere Jahrhunderte und sein erstes Erscheinen in Europa um mehr als fünf Jahrhunderte. Die von den Banu Musa beschriebene Automatikkurbel hätte jedoch keine volle Umdrehung erlaubt, sondern es war nur eine kleine Modifikation erforderlich, um sie zu einer Kurbelwelle umzubauen.
Der arabische Ingenieur Al-Jazari (1136–1206) im Artuqid-Sultanat beschrieb ein Kurbel- und Pleuelstangensystem in einer rotierenden Maschine in zwei seiner Wasserhebemaschinen. Der Autor identifiziert Sally Ganchy eine Kurbelwelle in seinen Zweizylinder - Pumpenmechanismus, einschließlich sowohl der Kurbel- und Wellenmechanismen. Laut dem Historiker Donald Routledge Hill hat Al-Jazari die Kurbelwelle erfunden.
Europa der Renaissance
Der italienische Arzt Guido da Vigevano (ca. 1280−1349), der einen neuen Kreuzzug plante, fertigte Illustrationen für ein Paddelboot und Kriegswagen an, die von manuell gedrehten zusammengesetzten Kurbeln und Zahnrädern angetrieben wurden, die von Lynn Townsend als früher Kurbelwellen-Prototyp identifiziert wurden Weiß . Der um 1340 datierte Luttrell-Psalter beschreibt einen Schleifstein, der von zwei Kurbeln gedreht wurde, eine an jedem Ende seiner Achse; die mit einer oder zwei kurbeln betriebene handmühle mit getriebe erschien später im 15. jahrhundert.
Um 1480 wurde der frühmittelalterliche Drehschleifstein mit einem Tret- und Kurbeltrieb verbessert. Auf Schubkarren montierte Kurbeln erscheinen erstmals in einem deutschen Stich von 1589. Kurbelwellen wurden auch von Leonardo da Vinci (1452–1519) und einem niederländischen Bauern und Windmühlenbesitzer namens Cornelis Corneliszoon van Uitgeest im Jahr 1592 beschrieben. Sein windbetriebenes Sägewerk verwendet eine Kurbelwelle, um die Kreisbewegung einer Windmühle in eine Vor- und Rückwärtsbewegung umzuwandeln, die die Säge antreibt. Corneliszoon erhielt 1597 ein Patent für seine Kurbelwelle.
Modernes Europa
Ab dem 16. Jahrhundert, Beweise für Kurbeln und Verbindungs in Maschinenkonstruktion werden in den technischen Abhandlungen der Zeit reichlich integrierten Stäbe: Agostino Ramelli ‚s die vielfältigen und Artifizielle Maschinen von 1588 zeigen achtzehn Beispiele, eine Zahl , die in der steigt Theatrum Machinarum Novum von Georg Andreas Böckler auf 45 verschiedene Maschinen. Kurbeln waren früher im frühen 20. Jahrhundert bei einigen Maschinen üblich; zum Beispiel wurden fast alle Phonographen vor den 1930er Jahren von Uhrwerkmotoren angetrieben, die mit Kurbeln aufgezogen wurden. Hubkolbenmotoren verwenden Kurbeln, um die lineare Kolbenbewegung in eine Drehbewegung umzuwandeln. Verbrennungsmotoren von Automobilen des frühen 20. Jahrhunderts wurden normalerweise mit Handkurbeln gestartet, bevor Elektrostarter allgemein verwendet wurden. Die Bedienungsanleitung des Reo von 1918 beschreibt, wie man das Auto von Hand ankurbelt:
- Erstens: Stellen Sie sicher, dass sich der Gangschalthebel in Neutralstellung befindet.
- Zweitens: Das Kupplungspedal ist entriegelt und die Kupplung eingerückt. Das Bremspedal wird so weit wie möglich nach vorne gedrückt, um Bremsen am Hinterrad zu setzen.
- Drittens: Achten Sie darauf, dass der Zündsteuerhebel, der kurze Hebel oben auf dem Lenkrad auf der rechten Seite, so weit wie möglich zum Fahrer zurück ist und der lange Hebel oben auf der Lenksäule, die den Vergaser steuert, ist etwa einen Zoll aus seiner verzögerten Position nach vorne geschoben.
- Viertens: Drehen Sie den Zündschalter auf den mit "B" oder "M" gekennzeichneten Punkt.
- Fünftens: Stellen Sie den Vergaserregler an der Lenksäule auf den mit "START" markierten Punkt. Stellen Sie sicher, dass sich Benzin im Vergaser befindet. Testen Sie dies, indem Sie den kleinen Stift nach unten drücken, der aus der Vorderseite der Schüssel herausragt, bis der Vergaser überflutet ist. Wenn es nicht geflutet wird, bedeutet dies, dass der Kraftstoff nicht ordnungsgemäß zum Vergaser geleitet wird und der Motor nicht anspringen kann. Siehe Anweisungen auf Seite 56 zum Befüllen des Vakuumtanks.
- Sechstens: Wenn sicher ist, dass der Vergaser Kraftstoff hat, greifen Sie den Griff der Startkurbel, drücken Sie ihn am Ende hinein, um die Ratsche mit dem Kurbelwellenstift zu verriegeln, und drehen Sie den Motor durch einen schnellen Zug nach oben. Niemals nach unten drücken, denn sollte der Motor aus irgendeinem Grund zurückschlagen, würde dies den Bediener gefährden.
Verbrennungsmotoren
Große Motoren sind in der Regel Mehr Pulsationen von individuellem Brand zu reduzieren Hüben , mit mehr als einem Kolben mit einer komplexen Kurbelwelle angebracht. Viele kleine Motoren , wie sie in Mopeds oder Gartenmaschinen zu finden sind, sind Einzylinder und verwenden nur einen einzigen Kolben, was das Kurbelwellendesign vereinfacht.
Eine Kurbelwelle ist enormen Belastungen ausgesetzt, die möglicherweise mehreren Tonnen Kraft entsprechen. Die Kurbelwelle ist mit dem Schwungrad (verwendet, um Stöße zu glätten und Energie in Drehmoment umzuwandeln ), dem Motorblock über Lager auf den Hauptzapfen und mit den Kolben über ihre jeweiligen Pleuel verbunden. Ein Motor verliert bis zu 75 % seiner erzeugten Energie in Form von Reibung, Geräuschen und Vibrationen im Kurbelgehäuse- und Kolbenbereich. Die restlichen Verluste entstehen im Ventiltrieb (Steuerketten, Riemen, Riemenscheiben, Nockenwellen, Nocken, Ventile, Dichtungen etc.) durch Hitze und Blow-by.
Lager
Die Kurbelwelle hat eine lineare Achse, um die sie sich dreht, typischerweise mit mehreren Lagerzapfen , die auf austauschbaren Lagern (den Hauptlagern ) laufen, die im Motorblock gehalten werden. Da die Kurbelwelle bei einem Mehrzylindermotor von jedem Zylinder aus stark seitlich belastet wird, muss sie von mehreren solcher Lager getragen werden, nicht nur einem an jedem Ende. Dies war ein Faktor für den Aufstieg der V8-Motoren mit ihren kürzeren Kurbelwellen gegenüber den Reihen-8- Motoren. Die langen Kurbelwellen der letzteren litten unter einer inakzeptablen Flexibilität, als die Motorenentwickler begannen, höhere Verdichtungsverhältnisse und höhere Drehzahlen zu verwenden. Hochleistungsmotoren haben aus diesem Grund oft mehr Hauptlager als ihre leistungsschwächeren Verwandten.
Kolbenhub
Der Abstand der Achse der Kurbel von der Achse der Kurbelwelle führt bestimmt den Kolben Hub Messung und damit Verlagerungsmotor . Ein üblicher Weg, das Drehmoment eines Motors bei niedriger Drehzahl zu erhöhen, besteht darin, den Hub zu erhöhen, der manchmal als "Wellenhub" bezeichnet wird. Dies erhöht auch die hin- und hergehende Schwingung , begrenzt jedoch die Hochgeschwindigkeitsfähigkeit des Motors. Im Gegenzug verbessert es den Betrieb des Motors bei niedrigen Drehzahlen, da der längere Ansaughub durch kleinere Ventile zu einer größeren Turbulenz und Vermischung der Ansaugladung führt. Die meisten modernen Hochgeschwindigkeits-Produktionsmotoren werden als "überquadratisch" oder kurzhubig klassifiziert, wobei der Hub kleiner als der Durchmesser der Zylinderbohrung ist . Daher führt das Finden des richtigen Gleichgewichts zwischen Wellenhubgeschwindigkeit und -länge zu besseren Ergebnissen.
Motorkonfiguration
Die Anordnung , also die Anzahl der Kolben und deren Anordnung zueinander, führt zu Reihen- , V- oder Boxermotoren . Der gleiche grundlegende Motorblock kann manchmal mit unterschiedlichen Kurbelwellen, jedoch verwendet werden, die verändern Zündfolge . Zum Beispiel erzeugt die 90° -V6-Motorkonfiguration , wie in den GM-V6s der 1960er Jahre, manchmal abgeleitet von der Verwendung von sechs Zylindern eines V8-Motors mit einer 3-Wege-Kurbelwelle, einen Motor mit einer inhärenten Pulsation im Leistungsfluss aufgrund der "Lücke" zwischen den Zündimpulsen wechselt zwischen kurzen und langen Pausen, da der 90-Grad-Motorblock nicht dem 120-Grad-Abstand der Kurbelwelle entspricht. Derselbe Motor kann jedoch dazu gebracht werden, gleichmäßig verteilte Leistungsimpulse bereitzustellen, indem eine Kurbelwelle mit einem individuellen Kurbelhub für jeden Zylinder verwendet wird, der so beabstandet ist, dass die Kolben tatsächlich um 120° versetzt sind, wie beim GM 3800-Motor . Während die meisten V8-Produktionsmotoren vier Kurbelwinkel mit einem Abstand von 90 ° verwenden, verwenden Hochleistungs-V8-Motoren oft eine "flache" Kurbelwelle mit einem Abstand von 180 °, was im Wesentlichen dazu führt, dass zwei gerade vier Motoren auf einem gemeinsamen Kurbelgehäuse laufen. Der Unterschied ist zu hören , wie das flache Ebene Kurbelwellen im Motor führt eine glattere mit höheren schrillem Klang als Querebene (zB IRL IndyCar Series im Vergleich zu NASCAR Sprint Cup Series , oder einen Ferrari 355 im Vergleich zu einem Chevrolet Corvette ). Diese Art von Kurbelwelle wurde auch bei frühen Typen von V8-Motoren verwendet. Siehe den Hauptartikel zu Crossplane- Kurbelwellen.
Motorbalance
Für einige Motoren ist es notwendig ist, um Gegengewichte für die Hin- und Masse jedes Kolben- und Stangen zu verbessern , um Verbindungs Balance Motor . Diese werden normalerweise als Teil der Kurbelwelle gegossen, sind jedoch gelegentlich angeschraubte Teile. Gegengewichte erhöhen zwar das Gewicht der Kurbelwelle erheblich, sorgen jedoch für einen ruhigeren Motorlauf und ermöglichen das Erreichen höherer Drehzahlen.
Fliegende Arme
Bei einigen Motorkonfigurationen enthält die Kurbelwelle direkte Verbindungen zwischen benachbarten Kurbelzapfen ohne das übliche Hauptzwischenlager. Diese Verbindungen werden als fliegende Arme bezeichnet . Diese Anordnung wird manchmal in V6- und V8-Motoren verwendet , da sie es ermöglicht, den Motor mit anderen V-Winkeln zu konstruieren, als dies sonst erforderlich wäre, um ein gleichmäßiges Zündintervall zu erzielen, während immer noch weniger Hauptlager verwendet werden, als dies normalerweise bei einem einzelnen erforderlich wäre Kolben pro Kurbelhub. Diese Anordnung reduziert Gewicht und Motorlänge auf Kosten einer geringeren Kurbelwellensteifigkeit.
Rotationsflugmotoren
Einige frühe Flugmotoren waren Rotationsmotoren , bei denen die Kurbelwelle an der Flugzeugzelle befestigt war und sich stattdessen die Zylinder mit dem Propeller drehten.
Sternmotoren
Der Sternmotor ist eine Brennkraftmaschinenkonfiguration des Hubkolbentyps, bei der die Zylinder wie die Speichen eines Rades von einer zentralen Kurbelwelle nach außen zeigen. Von vorne betrachtet ähnelt es einem stilisierten Stern und wird in einigen Sprachen als "Sternmotor" (deutsch Sternmotor, französisch Moteur en étoile) bezeichnet. Die radiale Konfiguration wurde sehr häufig in Flugzeugtriebwerken verwendet, bevor Turbinentriebwerke vorherrschten.
Konstruktion
Kurbelwellen können monolithisch (aus einem Stück hergestellt) oder aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein. Monolithische Kurbelwellen sind am häufigsten, aber einige kleinere und größere Motoren verwenden zusammengebaute Kurbelwellen.
Schmieden und Gießen und Zerspanen
Crankshafts kann geschmiedet Regel durch Walzschmieden oder aus einem Stahlstab Guss in duktilem Stahl. Aufgrund des geringeren Gewichts, der kompakteren Abmessungen und der besseren Eigendämpfung bevorzugen heute immer mehr Hersteller den Einsatz von geschmiedeten Kurbelwellen. Bei geschmiedeten Kurbelwellen werden meist Vanadium- mikrolegierte Stähle verwendet, da diese Stähle nach Erreichen hoher Festigkeiten ohne zusätzliche Wärmebehandlung mit Ausnahme der Randschichthärtung der Lagerflächen luftgekühlt werden können. Der geringe Legierungsanteil macht das Material zudem günstiger als hochlegierte Stähle. Es werden auch Kohlenstoffstähle verwendet, die jedoch eine zusätzliche Wärmebehandlung erfordern, um die gewünschten Eigenschaften zu erreichen. Gusseiserne Kurbelwellen finden sich heute meist in billigeren Serienmotoren (wie sie in den Ford Focus Dieselmotoren zu finden sind), wo die Belastungen geringer sind. Einige Motoren verwenden auch gusseiserne Kurbelwellen für Versionen mit niedriger Leistung, während die teurere Version mit hoher Leistung geschmiedeten Stahl verwendet.
Kurbelwellen können auch aus Billet bearbeitet werden , oft eine Stange aus hochwertigem vakuumumgeschmolzenem Stahl. Obwohl der Faserverlauf (lokale Inhomogenitäten der chemischen Zusammensetzung des Materials beim Gießen) nicht der Form der Kurbelwelle folgt (was unerwünscht ist), ist dies in der Regel kein Problem, da höherwertige Stähle, die normalerweise schwer zu schmieden sind, Gebraucht. Aufgrund des hohen Materialabtrags mit Dreh- und Fräsmaschinen, der hohen Materialkosten und der zusätzlich erforderlichen Wärmebehandlung sind diese Kurbelwellen pro Stück tendenziell sehr teuer. Da jedoch keine teuren Werkzeuge benötigt werden, ermöglicht dieses Produktionsverfahren kleine Produktionsserien ohne hohe Vorlaufkosten.
Aus Kostengründen können auch gebrauchte Kurbelwellen bearbeitet werden. Ein guter Kern kann oft leicht durch einen Kurbelwellenschleifprozess wiederaufbereitet werden. Stark beschädigte Kurbelwellen können vor dem Schleifen auch mit einem Schweißvorgang mit einer Unterpulverschweißmaschine repariert werden. Um den kleineren Zapfendurchmessern Rechnung zu tragen, hat eine geschliffene Kurbelwelle und möglicherweise ein übergroßes Axialmaß, unterdimensionierte Motorlager verwendet, um ein genaues Spiel während des Betriebs zu ermöglichen.
Kurbelwellen für die Bearbeitung oder Wiederaufarbeitung werden mit genauen Toleranzen präzisionsgefertigt, ohne Kurbelwellenlager oder Zapfen von ungerader Größe. Die Druckflächen sind mikropoliert, um eine präzise Oberflächengüte für einen reibungslosen Motorbetrieb und einen geringeren Verschleiß der Drucklager zu gewährleisten. Jedes Journal wird mit kritischer Genauigkeit geprüft und vermessen. Nach der Bearbeitung werden die Ölbohrungen angefast, um die Schmierung zu verbessern, und jeder Zapfen wird für eine lange Lagerlebensdauer glatt poliert. Überholte Kurbelwellen werden gründlich gereinigt, wobei besonderes Augenmerk auf das Spülen und Ausbürsten der Ölkanäle gelegt wird, um alle Verunreinigungen zu entfernen. Die Wiederaufbereitung einer Kurbelwelle umfasst typischerweise die folgenden Schritte:
Belastung der Kurbelwellen
Die Welle ist unterschiedlichen Kräften ausgesetzt, muss aber in der Regel in zwei Positionen untersucht werden. Erstens kann ein Versagen an der Stelle der maximalen Biegung auftreten; dies kann in der Mitte der Kurbel oder an beiden Enden sein. In einem solchen Zustand ist das Versagen auf Biegung zurückzuführen und der Druck im Zylinder ist maximal. Zweitens kann die Kurbel durch Verdrehen versagen, so dass die Pleuelstange an der Stelle der maximalen Verdrehung auf Scherung überprüft werden muss . Der Druck an dieser Position ist der maximale Druck, aber nur ein Bruchteil des maximalen Drucks.
Gegenläufige Kurbelwellen
Bei einer herkömmlichen Kolben-Kurbel-Anordnung in einem Motor oder Kompressor ist ein Kolben durch eine Pleuelstange mit einer Kurbelwelle verbunden. Während sich der Kolben durch seinen Hub bewegt, ändert die Pleuelstange ihren Winkel zur Bewegungsrichtung des Kolbens und da die Pleuelstange sich an ihrer Verbindung mit dem Kolben und der Kurbelwelle frei drehen kann, wird kein Drehmoment von der Pleuelstange übertragen und Von der Pleuelstange übertragene Kräfte werden entlang der Längsachse der Pleuelstange übertragen. Die vom Kolben auf die Pleuelstange ausgeübte Kraft führt zu einer Reaktionskraft, die von der Pleuelstange zurück auf den Kolben ausgeübt wird. Wenn die Pleuelstange einen Winkel zur Bewegungsrichtung des Kolbens bildet, hat die von der Pleuelstange auf den Kolben ausgeübte Reaktionskraft eine seitliche Komponente. Diese seitliche Kraft drückt den Kolben seitlich gegen die Zylinderwand. Bei der Bewegung des Kolbens im Zylinder verursacht diese seitliche Kraft zusätzliche Reibung zwischen Kolben und Zylinderwand. Reibung macht ca. 20 % aller Verluste in einem Verbrennungsmotor aus, davon ca. 50 % durch Kolben-Zylinder-Reibung
Bei einer paarweisen gegenläufigen Kurbelwellenanordnung ist jeder Kolben mit zwei Kurbelwellen verbunden, so dass sich Querkräfte aufgrund des Winkels der Pleuelstangen gegenseitig aufheben. Dies reduziert die Kolben-Zylinder-Reibung und damit den Kraftstoffverbrauch. Die symmetrische Anordnung reduziert den Bedarf an Gegengewichten, reduziert die Gesamtmasse und erleichtert dem Motor das Beschleunigen und Abbremsen. Es eliminiert auch Motorschaukeln und Drehmomenteffekte. Mehrere gegenläufige Kurbelwellenanordnungen wurden patentiert, beispielsweise US2010/0263621. Ein frühes Beispiel für eine gegenläufige Kurbelwellenanordnung ist der Lanchester - Boxermotor.
Siehe auch
- Fahrradkurbelgarnitur
- Klammer (Werkzeug)
- Nocken
- Nockenwelle
- Kurbelgehäuse , das Gehäuse, das die Kurbelwelle umgibt
- Torsionsschwingung der Kurbelwelle
- Kurbel (Mechanismus)
- Hudson Motor Car Company , ausgewuchtete Kurbelwelle im Jahr 1916 ermöglichte höhere Drehzahlen und mehr Leistung
- Kolbenbewegungsgleichungen
- Tunnelkurbelwelle
- Sonnen- und Planetengetriebe
- Schottisches Joch
- Taumelscheibe
- Taumelscheibe
Verweise
Quellen
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Externe Links
- Interaktive Kurbelanimation https://www.desmos.com/calculator/8l2kvyivqo
- D & T-Mechanismen - Interaktive Tools für Lehrer (Applets) https://web.archive.org/web/20140714155346/http://www.content.networcs.net/tft/mechanisms.htm
- Grewe, Klaus (2009). "Die Reliefdarstellung einer antiken Steinsägemaschine aus Hierapolis in Phrygien und ihre Bedeutung für die Technikgeschichte. Internationale Konferenz 13.−16. Juni 2007 in Istanbul". In Bachmann, Martin (Hrsg.). Bautechnik im antiken und vorantiken Kleinasien (PDF) . Byzas (auf Deutsch). 9 . Istanbul: Ege Yayınları/Zero Prod. Ltd. S. 429–454. ISBN 978-975-807-223-1. Archiviert vom Original (PDF) am 11.05.2011.