Eine Pleuelstange, die auch Pleuel genannt wird, ist eines der wichtigsten Teile eines Verbrennungsmotors. Obwohl es auch bei der Dampfmaschine verwendet wird, ist es bei Fahrzeugen von großer Bedeutung.

Ein Pleuel verbindet den Kolben mit der Kurbelwelle, was die Umwandlung der Hin- und Herbewegung des Kolbens in die Drehung der Kurbelwelle unterstützt. Das Teil fungiert als Hebelarm und muss die Druck- und Zugkräfte des Kolbens übertragen und sich an beiden Enden drehen.

Heute werden wir uns mit der Definition, den Funktionen, dem Material, den Teilen, der Funktionsweise und dem Diagramm von Pleuelstangen beschäftigen.

Pleuelstangen Definition

Eine Pleuelstange oder ein Pleuel wandelt die lineare Auf- und Abwärtsbewegung oder Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Kreisbewegung der Kurbelwelle um. Dabei wird es auf Zug, Druck, Biegung und Knickung beansprucht.

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Pleuelwerkstoffe

Pleuel werden in der Regel aus einer Aluminiumlegierung gegossen, die den während des Prozesses auftretenden Belastungen standhält.

In der Massenproduktion wird das Pleuel normalerweise aus Stahl hergestellt. Für Hochleistungsanwendungen werden Knüppel verwendet, die aus einem massiven Knüppel herausgearbeitet und nicht gegossen oder geschmiedet werden.

Für billigere, leistungsschwache Anwendungen wie Motorroller kann jedoch auch Gusseisen verwendet werden.

Konstruktionsnomenklatur

• A = Querschnittsfläche der Pleuelstange.
• L = Länge der Pleuelstange.
• C = Streckdruckspannung.
• Wcr = Verkrüppelungs- oder Knicklast.
• Ixx = Trägheitsmoment des Querschnitts um die x-Achse
• Iyy = Trägheitsmoment des Querschnitts um die y-Achse.
• Kxx = Kreiselradius des Querschnitts um die x-Achse
• Kyy = Kreiselradius des Querschnitts um die y-Achse.
• D = Durchmesser des Kolbens r = Radius der Kurbelwelle

Pleuelstangenteile

Die Pleuelstangenteile im Verbrennungsmotor bestehen aus Pleuelstangenkopf, Pleuelstange und Pleuelstangenkopf.

Kolben sind mit dem Pleuelstangenkopf durch einen Kolbenbolzen oder Handgelenkbolzen verbunden, der im Kolben schwenken kann. Dieser Bolzen bildet einen Drehpunkt zwischen Kolben und Pleuelstange. Der Kolbenbolzen wird mit einer Federklammer oder einem Kolbenbolzenschloss gehalten.

Das große Ende des Pleuels ist mit einem Gleitlager am Kurbelzapfen befestigt, was die Reibung verringert. Einige kleinere Motoren verwenden jedoch Gleitlager, um eine Pumpenschmierung zu vermeiden.

Im Allgemeinen ist das Lager am großen Ende der Pleuelstange mit einer Bohrung versehen. Dadurch kann Schmieröl in die Druckseite der Zylinderwand gepumpt werden, um die Kolbenbewegung und die Kolbenringe zu schmieren.

Schließlich kann sich das Pleuel an beiden Enden der Pleuelstange drehen, so dass sich der Winkel zwischen der Pleuelstange und dem Kolben bei der Hin- und Herbewegung der Stange um die Kurbelwelle ändern kann.

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Funktionen des Pleuels

• Die Hauptfunktion eines Pleuels ist es, eine Verbindung zwischen dem Kolben und der Kurbelwelle herzustellen, um die Kraft zu übertragen.
• Das Pleuel hilft, Schmieröl an die Zylinderwände und den Kolbenbolzen zu leiten.

Pleuelstangentypen

Pleuelstangentypen basieren auf dem Material, aus dem sie hergestellt sind. Im Folgenden sind die verschiedenen Arten von Pleuelstangen aufgeführt:

Pleuelstangen aus Vollmaterial:

Die Pleuelstangen aus Vollmaterial werden aus einem Stück Stahl oder Aluminium gefertigt. Sie sind leichter, stärker und haltbarer als andere Arten von Pleueln. Billet-Typen Pleuelstangen sind in der Regel für High-End-Lauf Fahrzeuge verwendet.

Das Produkt ist manchmal entworfen, um Stress Riser zu reduzieren und in die natürliche Maserung des Billet-Materials zu erleichtern.

Cast Rod:

Cast Rod ist mehr von den Herstellern bevorzugt, da es in der Lage ist, eine Belastung von einem Lager Motor behandeln. Die Produktionskosten sind geringer, aber sie können nicht für Anwendungen mit hohen PS-Zahlen von über 450 bis zu 6.000 U/min verwendet werden.

Eine gegossene Pleuelstange enthält eine auffällige Naht in der Mitte, die sie vom geschmiedeten Typ unterscheidet.

Geschmiedete Pleuelstange:

Geschmiedete Pleuelstangen werden hergestellt, indem das Korn eines ausgewählten Materials in die Form der Stange gepresst wird. Das Material kann eine Stahllegierung oder Aluminium sein, je nach den erforderlichen Eigenschaften.

Die Hersteller von geschmiedeten Stangen verwenden verschiedene Arten von Stahllegierungen, Chrom- und Nickellegierungen. Das Endprodukt soll nicht spröde sein. Nickel- oder Chromlegierungen erhöhen die Festigkeit einer Pleuelstange.

Pulvermetall:

Pleuelstangen aus Pulvermetall sind ebenfalls eine geeignete Wahl für Hersteller. Er wird aus einer pulverförmigen Metallmischung hergestellt, die in eine Form gepresst und bei hohen Temperaturen erhitzt wird. Dabei schmilzt das Gemisch zu einer festen Form.

Es kann eine leichte Bearbeitung erforderlich sein, aber das Produkt kommt im Grunde als fertiges Produkt aus der Form. Pleuel aus Metallpulver sind in der Herstellung preiswerter als Stahl und stabiler als gegossene Pleuel.

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Probleme von Pleuelstangen

Pleuelstangen können bei der Arbeit Probleme machen. Das liegt daran, dass es im Verbrennungsraum verschiedenen Belastungen ausgesetzt ist. Einige dieser Probleme können behoben werden, während andere einen kompletten Austausch des Pleuels erfordern. Während des Betriebs wird die Stange gedehnt und gestaucht, was zum Bruch der Pleuelstange führen kann. Das gebrochene Pleuel kann den Motor vollständig beschädigen. Im Folgenden sind die Fehler aufgeführt, die an einer Pleuelstange auftreten:

Ermüdung:

Dies ist der Hauptgrund, warum Pleuelstangen brechen. Er tritt häufig bei älteren Motoren auf. Die Kompression und die Dehnung der Pleuelstange während des Prozesses findet tausende Male in einer Minute statt. Dies führt schließlich zu einer Abnutzung des Teils, bis es schließlich bricht. Ölmangel und Verschmutzungen im Motor können dieses Problem beschleunigen.

Auch bei neuen Motoren kann es zu Ermüdungserscheinungen an den Verbindungselementen kommen, wenn der Motor überholt wird. Nun, es passiert, wenn billige Teile oder die falschen verwendet werden.

Hydrolock:

Hydrolock wird verursacht, wenn Wasser in den Kolbenraum eindringt, was zur Verformung der Pleuelstange führt. Dies geschieht in der Regel, wenn das Fahrzeug durch eine überschwemmte Straße fährt.

Wenig Wasser im Zylinder kann Klopf- oder Klopfgeräusche verursachen, die leicht behoben werden können. Wenn sich jedoch viel Wasser im Zylinder befindet, ist der gesamte Platz für die Funkenzeit belegt, was dazu führen kann, dass sich die Zylinderstange verbiegt oder bricht.

Überdrehen:

Überdrehen ist ein Fehler, der bei neuen und leistungsstarken Motoren auftritt. Zeigt der Drehzahlmesser rot an, ist der Zustand der Pleuelstange in Gefahr. Das liegt daran, dass die Kräfte, die auf das Pleuel wirken, bei hohen Drehzahlen dramatisch ansteigen.

Pleuelbruch:

Der Kolbenbolzen, der die Pleuelstange mit dem Kolben verbindet, nutzt sich ab und verursacht einen Ausfall. Bei einigen Motoren führt dies zu einem katastrophalen Motorschaden. Dies ist der Fall, wenn die Pleuelstange den Motorblock durchschlägt oder wenn die Kurbelwelle verbogen ist.

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Bei manchen Motoren führt das zu einem Leistungsverlust. Wenn so etwas passiert, das heißt, wenn der Motor sofort nach dem Bruch des Bolzens stehen bleibt. Es besteht die Wahrscheinlichkeit, dass der Motor gerettet wird, sonst kann es zu einem Totalausfall kommen.