Berechnung und Auslegung von Bauteilen

Zusammenfassung

Das Pleuel überträgt die auf den translatorisch bewegten Kolben wirkenden Gaskräfte und die oszillierenden Massenkräfte des Triebwerks auf den rotierenden Hubzapfen der Kurbelwelle. Daraus resultieren folgende Anforderungen an dieses Bauteil:

• geringe Masse, da ein Teil der Pleuelmasse den oszillierenden Triebwerksmassen zuzurechnen ist

• ausreichende Gestaltfestigkeit insbesondere im Hinblick auf:

  • Formsteifigkeit des Pleuelkopfes und des Pleuelauges; unzulässige Ovalverformung beeinträchtigt hydrodynamischen Schmierfilm, und im Extremfall ist „Lagerklemmen“ möglich

  • Knicksicherheit des Pleuelschafts

  • Dauerfeste Pleuelschraubenverbindung; ausreichende Sicherheit gegen Klaffen in der Teilungsfuge des Pleuelkopfes

• ausreichende Dimensionierung der Lagerstellen unter Berücksichtigung der Tragfähigkeit der Lager

Die Hauptabmessungen des Pleuels gehen aus Bild 4-1 hervor. Der Augenabstand ist die Pleuellänge l _pl . Der Durchmesser des großen Pleuelauges ist durch den Hubzapfendurchmesser unter Berücksichtigung der Lagerschalenwanddicke festgelegt. Der Durchmesser des kleinen Auges entspricht bei Klemmpleuel oder bei Entfall der Pleuelbuchse, was z.B. bei Ottomotoren zwecks Kosteneinsparung heute immer wieder versucht wird, dem Kolbenbolzendurchmesser. Im Normalfall ist auch hier die Pleuelbuchse zu berücksichtigen. Die Lagerbreite ergibt sich aus der zulässigen Flächenpressung, die heute Werte von 100 N/mm² und mehr betragen kann. Eine Übersicht über mögliche Lagerwerkstoffe ist z.B. bei [Cl] zu fmden Um Bearbeitungskosten zu senken, ist es vorteilhaft, Pleuelkopf und Pleuelauge in gleicher Breite auszuführen. Dies widerspricht allerdings den zeitgemäßen Forderungen nach möglichst kleinem Augenabstand des Kolbens. Zur Steigerung der Gaskraftbelastbarkeit der Bolzennabe ohne Verlängerung des Kolbenbolzens müssen die Pleuelaugenbreite schmäler ausgefiihrt und hochwertige Lagerwerkstoffe für die Pleuelbuchse eingesetzt werden. Anhaltswerte fir die Vordimensionierung sind z.B. bei [C2] zu fmden. Da sich Hauptabmessungen, wie zu Anfang erklärt, mit dem Stand der Technik ändern, wird der Bezug auf ältere Quellen bewußt vermieden. Ein guter Überblick folgt stets aus dem Vergleich neuer ausgeführter Konstruktionen.