Das MZ Forum für MZ Fahrer

Da hier im Forum in letzter Zeit häufiger drüber diskutiert wurde wieso der Kolbenbolzen nicht zu straff im Kolben sitzen soll, will ich mal versuchen mein Wissen zu dem Thema hier kund zu tun .


Also der Kolbenbolzen ist schwimmend im Kolben gelagert, da er eine Drehbewegung (beim 4-Takter dreht er sich wirklich im Kreis, beim 2-Takter dreht er sich immer nur ein STück hin und her). Doch warum dreht er sich?

Also die Drehbewegung des Kolbenbolzens resultiert aus den verschiedenen Kräften die am Kolbenbolzen angreifen.
Da wäre zuerst einmal die Kolbenkraft F_K, welche aus der Gaskraft (die oben auf den Kolben wirkt) und der Massenkraft des Kolbens resultiert.
Als nächstes wäre da die Querkraft F_BQ, welche aus der Auslenkung des Pleuels resultiert und die Normalkraft F_N, die durch die Abstützung des Kolbens an der Zylinderwand hervorgerufen wird.
In Richtung des Pleuels wirkt außerdem noch die Stangenkraft F_S.

L ist die Länge des Pleuels, r ist der Hub, Beta ist die Auslenkung des Pleuels und Alpha der Kurbelwellendrehwinkel.


Die Kraft F_N+F_BQ wirkt bei der Abwärtsbewegung des Kolbens nach links und bei der bei der Aufwärtsbewegung nach rechts. Außerdem wirkt die Trägheitskraft des Kolbens immer entgegengesetzt zu seiner Bewegungsrichtung. Daraus resultiert eine am Kolbenbolzen angreifende, umlaufende Kraft, welche für die Drehbewegung des Kolbenbolzens verantwortlich ist.

Diese ist im folgenden Bild für einen Viertaktmotor über 2 Kurbelwellenumdrehungen dargestellt.


Der große Ausschlag nach unten resultiert aus dem Arbeitstakt und der auf den Kolben wirkenden Gaskraft.

Da bei unseren Zweitaktern bei jeder Kurbelwellenumdrehung gezündet wird, sieht die Kraft bei einer Kurbelwellenumdrehung folgendermaßen aus:

Deshalb dreht sich beim Zweitakter der Kolbenbolzen auch immer nur ein Stück hin und her, aber er dreht sich!

Hier mal noch ein paar Bilder auf denen man relativ schön die Spuren von dieser Drehbewegung am Kolbenbolzen sieht:

Dann habe ich ja mit der Wahl-Kur keinen fehler gemacht !

Ja, ich habe dort auch mal einen Zylinder behandeln lassen. Seit dem flutscht der Bolzen leicht saugend durch den Kolben.
Aber beim fahren habe ich jetzt ehrlich gesagt keinen Unterschied festgestellt.
Zudem rutscht der Bolzen ja auch gut rein und raus, wenn man den Kolben ordentlich heiss macht.
Wie ist das denn wenn ein derart behandelter Kolben auf Betriebstemperatur ist und der Bolzen vorher schon gut beweglich war? Würde das dann nicht noch leichter gehen?

Vielen Dank für die umfangreichen Erklärungen. Aber ich habe immer noch nicht verstanden, warum der Kolbenbolzen sich deshalb drehen muss. Die seitlichen Kräfte, die zur Drehbewegung führen, sollen doch eigentlich durch das Nadellager aufgenommen werden, oder nicht?

(Dass der Bolzen sich dreht, steht außer frage. Mir fehlt nur noch die Begründung dafür. Und genau die wollte der Beitrag doch liefern, liefert sie meines Erachtens aber nicht.)

Ysengrin hat geschrieben:Die seitlichen Kräfte, die zur Drehbewegung führen, sollen doch eigentlich durch das Nadellager aufgenommen werden, oder nicht?

Nein, das Nadellager sorgt dafür das der Kolbenbolzen sich im Pleuelauge drehen kann. Die Kräfte greifen aber am Kolbenbolzen an und bewirken eine Drehbewegung zwischen Kolben und Kolbenbolzen. Das Nadellager hat damit nix zu tun.

Ich kann nur sagen, seit dem ich (jetzt drei stück) Zylinder Bolzen und Kolben zu Herrn Wahl gebe (Danke Achim) kommen diese immer mit einem flutschigen Bolzen zurück

Seit dem keinerlei Klemmneigungen oder Klemmer mehr gehabt! Da wird es einen Zusammenhang geben.

Plötzlich hat der Herr Wahl recht.

Seit Jahren ist in der Montageanleitung zu lesen : Kolben zur Montage ca.30-40 ° anwärmen.
Wildschrei : Kolbenbolzen hosentaschenwarm.
Daraus sollte sich ja was ergeben.

Schön gemacht Basti, danke !

Gruß Klaus

Und warum muss sich nun der bolzen drehen...? Die oben beschriebenen Kräfte wirken doch alle am nadellager. Was bringt das dem Motor wenn der bolzen luft hat? Was passiert wenn sich der Kolben ausdehnt und der bolzen sich plötzlich leichter dreht als das Lager? Wozu bräuchte man dann überhaupt ein nadellager wenn sich der bolzen doch so schön dreht?

Der bolzen sollte nur in den angewärmten Kolben rutschen ohne Hilfsmittel da er sonst einläuft und das bolzenauge aufweitet bis der Kolben klappert. Klemmen darf der bolzen freilich auch nicht. Es gilt also das richtige mass zu finden.

-- Hinzugefügt: 17. April 2013 22:13 --

Der Fred gibt leider nicht die vom Titel versprochenen antworten.

Klaus P. hat geschrieben:Plötzlich hat der Herr Wahl recht.

Seit Jahren ist in der Montageanleitung zu lesen : Kolben zur Montage ca.30-40 ° anwärmen.
Wildschrei : Kolbenbolzen hosentaschenwarm.
Daraus sollte sich ja was ergeben.

Schön gemacht Basti, danke !

Gruß Klaus

Der Punkt ist mehr der, dass wenn man neue Teile besorgt, das eben nicht immer so ist, es aber eingebaut wird. Auch ich gehörte dazu und habe Lehrgeld bezahlt. Das hat mit Herrn Wahl nix zu tun. Da gebe ich Dir Recht.

Großes Danke an dich Basti, sehr aufschlußreich.

Das erklärt, warum besonders fest sitzende Kolbenbolzen schon blau angelaufen am Sitz im Kolbenauge waren.
Naiverweise hätte man erwartet, daß dabei die Kolbenaugen aufgeweitet sein müßten oder der Bolzen eingelaufen - was eben nicht so war.
Aber irgendwann gibt der schwächere wohl schon noch nach.


- Mit Klemmern hat das ganze nach wie vor eher wenig zu tun, wer das nicht verstanden hat, der hat es nicht verstanden.
In der Diskussion stand auch nie, daß es falsch sei, das ein Kolbenbolzen "hosentaschenwarm" durchgleitet - sondern ob es zwingend notwendig ist.

Malcom : Dank dir für die Simulation/Daten. So in etwa, habe ich mir das auch immer vorgestellt. Wobei ich nicht gedacht hätte, daß es zwischen 2 und 4T Motor Unterschiede gibt.

Ich selbst bin Fan von sowas. Vor geraumer Zeit hab ich mal die Kolbengeschwindigkeit über dem Kurbelwellenwinkel ausgerechnet. (einfach, weil es mich mal interessiert hat). Einfache Fragestellung, aber die Lösung war dann doch nicht so trivial, weil die Bewegung kein reiner Sinus ist.

Trabant hat geschrieben:Aber beim fahren habe ich jetzt ehrlich gesagt keinen Unterschied festgestellt.

Bringt locker 10PS

das kräftediagramm hin oder her aber die Auslenkung, sprich die Drehkraft, wird vom Nadellager aufgenommen. Der Bolzen hat sich konstruktiv nicht zu drehen.
Wenn er es doch tut bedeutet das, dass sich der bolzen leichter dreht als das Lager und das ist doch niemals nicht im Sinne des Erfinders...

der garst hat geschrieben:das kräftediagramm hin oder her aber die Auslenkung, sprich die Drehkraft, wird vom Nadellager aufgenommen. Der Bolzen hat sich konstruktiv nicht zu drehen.
Wenn er es doch tut bedeutet das, dass sich der bolzen leichter dreht als das Lager und das ist doch niemals nicht im Sinne des Erfinders...

Hmm, warum sind dann Schmierbohrungen im Kolben?

Ich verstehe es auch noch nicht ganz. Dass am Kolbenbolzen verschiedene Kräfte greifen, ist klar. Dass er sich in der Praxis mitunter dreht, auch. Aber warum MUSS sich denn der Bolzen drehen?

Was wäre denn, wenn man den festschweißen würde? Ich behaupte mal, der Motor würde trotzdem laufen.

Bei meinen jahrelang getunten MM 150 im Einsatz hatte ich noch nie irgendein Problem mit dem Kolbenbolzen.

Warum? Ganz einfach, ich gebe reichlich Einbauspiel, ein Hauch klappern. Wie schon erwähnt, bis heute nix gehabt.

der garst hat geschrieben:das kräftediagramm hin oder her aber die Auslenkung, sprich die Drehkraft, wird vom Nadellager aufgenommen. Der Bolzen hat sich konstruktiv nicht zu drehen.

Falsch! Und zwar von Anfang an.

Die Drehkraft, von der du sprichst, ist aus mechanischer Sicht ein Moment. Ein Lager, was Drehbewegungen zulässt, kann keine "Drehkraft", kein Moment aufnehmen. Jedes Lager (ob Kugellager, Zylinderrollenlager, etc.) kann nur radiale Kräfte aufnehmen (und bei besonderen Bauarten axiale Kräfte).

Da aber am Kolbenbolzen ein Moment zwischen Kolbenbolzen und Kolben existiert (was ja nun ausreichend erklärt wurde) muss sich folglich der Bolzen drehen.

Eine reichlich umstädliche Argumentation. Es geht doch hier um die Drehbewegung des Kolbenbolzens und nicht um axiale Kräfte. Von meinen Kolbenbolzen dreht sich keiner im Kolben, zumindest gibt es dafür keinerlei Indizien. Warum auch, das Nadellager ist viel leichtgängiger als die Passung Bolzen/Kolben. Und alle Kolbenbolzen sitzen bei mir im kalten Zustand straff, bei etwa 60°C kann man sie mit dem Daumen reinschieben. Probleme oder Klenmmer hatte ich noch nie.

Meines Erachtens gehören in die Wissensdatenbank nur ausreichend fundierte Artikel, z.B. gestützt durch Werksliteratur, usw. Im Eingangspost hier gibt es nur ein paar Bleistiftzeichnungen ohne Quellenangabe, Beweise, Indizien. Das ist im Grunde nur eine Meinung. Vielleicht ist es auch nur Halbwissen.
Ich schließe gleich eine Entschuldigung an, das ist nicht persönlich gemeint, Malcom, Deine Ausführungen sind völlig i.O., aber wie gesagt, in einer Wissensdatenbank muss das alles schon ein bisschen mit Literatur und Fachmeinungen untersetzt sein.

Beste Grüße,
Jens

Ich weiß nicht, warum man sich über dieses Thema immer wieder den Kopf heißreden muß. Wenn mich jemand fragt, wie man es handhaben soll. dann antworte ich, das mir Herr Wahl das so empfohlen hat und ich bisher mit seinen Ratschlägen gut gefahren bin. Ich kanns nicht erklären, warum und weshalb das so ist, aber ES IST SO.
Die Erklärung von Malcolm ist zwar wirklich schön, ganz begreifen tu icf sie nicht, aber ich weiß das Herr Wahl IMMER die Bolzen auf Schiebesitz einläppt und MIR genügt das.
Wenn jemand seinen Bolzen lieber bei 90Grad einpressen will - mich stört das nicht

WARNUNG: Wer seinen Kolben bei Herrn Wahl bearbeiten lässt, dessen Bolzen geht nachher im Schiebesitz in das Bolzenloch

ETZetto hat geschrieben:Meines Erachtens gehören in die Wissensdatenbank nur ausreichend fundierte Artikel, z.B. gestützt durch Werksliteratur, usw. Im Eingangspost hier gibt es nur ein paar Bleistiftzeichnungen ohne Quellenangabe, Beweise, Indizien. Das ist im Grunde nur eine Meinung. Vielleicht ist es auch nur Halbwissen.

Das ist IMHO ausreichend durch ganz simple technische Mechanik untermauert. Klar ist es nicht ganz einfach da durch zu steigen, aber Bastis Ausführungen sind vollkommen korrekt.

Ich weiß nicht, welche "Beweise" die augenscheinlichen Indizien entkräften würden? Schließlich stellt man ja auch nicht in Frage, dass c²=a²+b² ist.

Naja, den Satz des Pythagoras kann ich nachrechnen oder auch zeichnen und die Flächen ausmessen. Aber wenn es darum geht, an welcher Stelle eine Drehbewegung passiert und man kann es ja nicht sehen, dann ist es in dem Fall nicht ausreichend fundiert. Die Spuren an diesem einen Kolbenbolzen zeigen, dass er sich gedreht hat, ich habe aber noch an keinem Bolzen solche Spuren entdeckt. Und die Zeichnungen von Malcom sind ein (guter) Erklärungsversuch, also eine Hypothese, aber nicht mehr und nicht weniger.

Grüß,
Jens

mzler-gc hat geschrieben:Da aber am Kolbenbolzen ein Moment zwischen Kolbenbolzen und Kolben existiert (was ja nun ausreichend erklärt wurde) muss sich folglich der Bolzen drehen.

Hier wird's nun mal interessant! Okay, wir haben da ein Moment. (Ich muss aber gestehen, dass ich die Kräfteskizze etwas "unglücklich" finde...)

Sitzt der Bolzen "relativ lose", dann dreht sich der Bolzen hin und her. Das kann offenbar auch so beobachtet werden anhand der Oberfläche von "relativ lose" sitzenden, gelaufenen Bolzen im ausgebauten Zustand.

Sitzt der Bolzen "stramm"... ja, was dann? Perspektivisch hatte Arne ja schon was dazu geschrieben. Aber was passiert in dem Augenblick, in dem das Moment dort anliegt, wenn die Drehbewegung durch den "strammen" (ggf. zu strammen) Sitz unterbunden wird? Müsste nicht dann der Kolbenbolzen mitsamt Kolben (feste Verbindung angenommen!) sich um die Kolbenbolzenachse drehen? Erzeugt das ggf. höhere Kräfte, mehr Verschleiß, ... zwischen Kolbenhemd und Laufbuchse?



Ich denke, hier wurden einige in ihrer Nachfrage falsch verstanden. Die Ursache der Kräfte ist nun erklärt (wie gut oder schlecht oder verständlich sei dahingestellt). Nun, das wäre dann also der Ursache für den Kolbenbolzen, sich zu bewegen... ein "Bedürfnis", quasi. Die Notwendigkeit, diesem Bedürfnis stattzugeben - die fehlt bislang. Nur weil irgendwo eine Kraft (oder ein Moment) angreift, bedeutet das noch lange nicht, dass man da eine Bewegung zulassen soll oder muss! Oder wie stützen sich eure Bremsankerplatten ab? Da wirken auch Kräfte und Momente und die werden eben abgestützt. Also: Warum soll hier der Kraft/dem Moment und der aus ihr/ihm folgenden Bewegung mittels Flutschpassung stattgegeben werden? Was passiert, wenn man sie unterbindet?



@Achim: Bei allem Respekt... was ist so falsch daran, Dinge zu hinterfragen? Ich finde es interessant und vermute, dass das hier anderen auch so geht. Das Vaterunser sagt für mich auch nix aus, und wenn es Millionen von Menschen täglich wiederholen. Dass du an dein Wahl-Vaterunser glaubst, wissen wir ja nun. Bitteschön, deine Sache. Deswegen darf man sich doch aber trotzdem mal drüber unterhalten, oder? Vom Nachplappern ist noch keine Generation irgendwie schlauer geworden... vielleicht aber von "dummen Fragen" und vom "Hinterfragen"?

Die meisten machen bei der Betrachtung den Fehler, daß sie von kontinuierlichen Betriebszuständen aus urteilen. Also Motor kalt oder Motor betriebswarm.
Was aber einen großen Einfluss auf die Auslegung von Lagerluft hat ist der diskontinuierliche, sich verändernde Betriebszustand. Also bei Fahrzeugen insbesondere die Warmfahrphase oder der Wechsel von heißer Autobahnhatz zur gemütlichen Landstraßenschlenderei.
Da nimmt der Motorenbauer auch schonmal etwas mehr Lagerluft bei den kontinuierlichen Betriebszuständen in Kauf, um die Technik nicht beim Durchfahren des diskontinuierlichen Bereichs zu zerstören.

Ein praktisches Bsp. wäre die Formel1.
Ein F1-Motor muss im Stand auf 80°C vorgeheizt werden, bevor er angelassen werden darf.
Das enge Kolbenspiel eines F1-Motors, lässt diskontinuierliche Betriebszustände, wie Warmfahren von Umgebungstemperatur auf min. 80°C Motortemperatur garnicht zu. Die Kolben würden ab einer bestimmten Temperatur reihenweise plötzlich Klemmen.

Heute kann man diese Vorgänge bei sich verändernden Temperaturfeldern mit ein paar leistungsfähigen Rechenmaschinen gut simulieren.
Früher lernte man aus Versuch und Irrtum und trug die erfolgreichen Ergebnisse als Erfahrung weiter, deren Basis, sich nciht sofort jedem Laien erschließt.
Wer heilt hat recht!
Gruß!

Is mir alles zu hoch ... bin wohl zu blöd um zu verstehen warum sich der Bolzen im Kolben drehen muss, für mich ist das einfach nur ne lösbare Verbindung, nix weiter!

Ich sehe da schon noch mehr Gründe. Bessere Wärmeverteilung, Geringerer Verschleiß der Pleuelbuchse (Ich rede von bronzegelagerten Bolzen), bessere Notlaufeigenschaften.

Kennt ihr dieses Schadensbild aufgrund eines zu stramm sitzenden Kolbenbolzens?

Quelle:http://www.infomate.de/miraculis/aw/mz/mz.html?http://www.infomate.de/miraculis/aw/mz/text/ts1215r/ts1215r.html

Quizfrage:
Hat der Kolbenbolzen nun dieses Spiel damit er sich drehen kann im Kolben?

Niko hats eigentlich schön beschrieben. Eine lösbare Verbindung.
Und die benötigt einfach etwas Spiel, um nicht anderweitig Schaden zu verursachen.
Das sich wegen dieses Spiels dann auch der Kolbenbolzen drehen kann, ist nebensächlich und muss durch den Motorenbauer nur soweit beachtet werden, daß es nicht schadhafte Dimensionen annimmt und ein dämpfender Ölfilm sich zwischenlagern kann, um das Loch nicht nach ein paar gefahrenen Kilimetern schon oval ausgeschlagen zu haben.
Es ist eigentlich ein notwendiges Spiel welches jedem Motorenbauer Bauchschmerzen bereitet und es vermieden werden muss, damit es größer wird (nur so groß wie nötig+Ölfilm).
Gruß!

Ich habe das immer so gesehen, daß "Kolben - Bolzen" und "Bolzen - Pleuel" eine Lagerstelle sind. Stimmt eine der zwei Passungen nicht, hat man höheren Verschleiß, oder sowas wie im Bild oben

Zumal eine Gleitlagerung viele Vorteile hat, wenn man das Trägermittel hinbekommt

Ich bin zwar gelernter KFZ-Mechaniker , mit der Theorie aber nicht so auf du und du . Meine Meinung , auch aus vergangener Erfahrung : Warum soll ein Bolzen nicht leicht gleitend in den Kolben gehen , solang es nicht leichter als im Lager ist ?
Als ich 1982/83 in der Trabimotoreninstandsetzung gearbeitet habe , ließen sich 90% der Kolbenbolzen mit Handkraft
durch den unaufgewärmten Kolben schieben . Vom Wartburgmotor kenne ich das zumindest vom Hörensagen ähnlich .
Vorgewärmte Kolben kenne ich eigentlich nur aus dem 4-Takt Bereich und eigentlich persönlich auch nur im NKW Bereich .
Mein noch vorhandener 3.Zylinder wird auf jeden Fall auch noch Wahlgekurt . Und im Extremfall ist es doch ganz gut
eine "Sollbruchlagerstelle" zu haben .

Niko hat geschrieben:für mich ist das einfach nur ne lösbare Verbindung, nix weiter!

Lösbar sind viel Verbindungen. Ich sag nur Kurbelwellenlager. Wenn dort die Bedingen für das Lösen nicht eingehalten werden, muss man sich ordentlich abmühen.

Anders gesagt, wenn ich den Bolzen erst bei 100°C lösen kann, habe ich eigentlich eine feste Verbindung.

mzler-gc hat geschrieben:Anders gesagt, wenn ich den Bolzen erst bei 100°C lösen kann, habe ich eigentlich eine feste Verbindung.

olic75 hat geschrieben:Die meisten machen bei der Betrachtung den Fehler, daß sie von kontinuierlichen Betriebszuständen aus urteilen.

@olic75:

olic75 hat geschrieben:Wer heilt hat recht!

Sicherlich. Deswegen frag ich aber trotzdem nach.

Und im Übrigen: Nein, das Schadensbild kenne ich nicht. Das liegt aber hauptsächlich an meiner geringen Erfahrung diesbezüglich. Was ist da passiert? Soll sich das Alu des Kolbens wegen dem strammeren Sitz des Bolzens zu stark ausgedehnt haben? Hm... Alu hat doch generell (nicht allgemeingültig und ohne Ausnahmen, aber tendenziell schon) einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als Stahl, also warum sollte sich der Kolben dort um den strammen Sitz des Bolzens scheren? Beide werden sich unter Erwärmung ausdehnen, ein hohler Bolzen aber auch nach innen, nicht nur nach außen. Und das soll sich dann so extrem (d.h. mit so viel absoluter Mehrausdehnung) an einem im Vergleich zur Ausdehnung so weit entfernten Ort auswirken?
(Nebenbemerkung: Die Ausdehnung schätze ich in der Größenordnung von Zehnteln. Der Ort der Klemmstellen liegt dagegen in der Größenordnung von 10mm vom Bolzenauge weg.)
Ich meine... wenn das die Praxis ist, gut und schön. Aber stimmt das denn so in etwa, wie von mir beschrieben?


Arne schrieb ja weiter oben, dass Kolbenklemmer mit zu strammem Kolbenbolzensitz nichts wenig zu tun hätten... deine Quelle ist immerhin ein "offizielles Dokument", wobei auch dort nicht immer die Wahrheit zu finden sein muss...


EDIT: Wenn der Bolzen - wie von mir weiter oben beschrieben - zu stramm sitzt und die Kraft also nicht den Bolzen im Bolzenauge dreht (weil Verbindung dort zu fest), sondern stattdessen den Kolben mitdrehen will... dann würde ich (warum steht oben) mögliche Schadstellen im Bereich Auslass/Einlass des Kolbenhemdes vermuten. Nun... dein Bild zeigt was anderes, aber kann da trotzdem ein Zusammenhang bestehen?

Wolle69 hat geschrieben:Sitzt der Bolzen "stramm"... ja, was dann? Perspektivisch hatte Arne ja schon was dazu geschrieben. Aber was passiert in dem Augenblick, in dem das Moment dort anliegt, wenn die Drehbewegung durch den "strammen" (ggf. zu strammen) Sitz unterbunden wird? Müsste nicht dann der Kolbenbolzen mitsamt Kolben (feste Verbindung angenommen!) sich um die Kolbenbolzenachse drehen? Erzeugt das ggf. höhere Kräfte, mehr Verschleiß, ... zwischen Kolbenhemd und Laufbuchse?

Das wäre auch mein Gedanke dazu, wenn der Bolzen zu straff sitzt versucht der Kolben sich um den Bolzen zu drehen und schlägt an die Laufbuchse an Verschleiß (und je nach Einbauspiel etc. auch Geräusche)

Also ich würde mal behaupten, die Kraft die den Bolzen drehen läßt ist um so größer, je größer das Spiel ist. Weil die Kraft nur dann als Umfangskraft angreifen kann, wenn es einen Achsversatz zwischen Bolzen und Kolbenauge gibt, und dann der Bolzen quasi im Kolbenauge abrollt. Gibt es den Achsversatz nicht, geht die Kraft immer genau durch die Mitte - wo sollen da Drehkräfte herkommen?

Würde man also den Kolbenbolzen fest im Kolben verschrauben, würde m.E. nichts passieren. Beim nicht verschraubten, sondern nur per Presspassung geklemmten Bolzen seh ich das Problem, dass er normalerweise fest im Kolben ist, aber nicht sicher bei allen Betriebszuständen. Und in den Momenten wo er nicht fest ist, fängt er an sich zu drehen - nur dann mit zu wenig Öl zwischen Bolzen und Kolbenauge.

Malcom hat geschrieben:Das wäre auch mein Gedanke dazu, wenn der Bolzen zu straff sitzt versucht der Kolben sich um den Bolzen zu drehen und schlägt an die Laufbuchse an

Und wo soll da der Bolzen die Drehmomentabstützung herbekommen, dass sich der Kolben um den Bolzen verdreht?

Mein Senf:
Der Kolbenbolzen MUSS sich nicht notwendigerweise im Kolben drehen können, dafür gibts genug Beispiele mit serienmäßig irgendwie im Kolben drehgesicherten Kolbenbolzen. Auch gibts Beispiele genug, wo der Kolbenbolzen in das warme Pleuelauge eingeschrumpft wird, und ausschließlich im Kolben gelagert ist, oder mit einer Keilverbindung wie bei Fahrradkurbeln im Pleuelauge festgemacht wird. Teilweise mit eigenen, in den Kolben eingeossenen Bronzelagerbuchsen (erstmals gesehen in einem 50er-Jahre Sachs-Mopedmotor) bishin zu amerikanischen V8- und diversen Flugmotoren. Das erklärt zwar nicht den typischen vierpunkt-Klemmer bei zu engem Bolzenspiel, zeigt aber, dass der Kolbenbolzen nicht unbedingt zwei Lagerstellen braucht.
Eine schlüssige Erklärung, warum eine zu enge Bolzenpassung diese Vierpunktklemmer erzeugt, hab ich bisher noch nicht gehört. Tatsache ist aber, dass da mit absoluter Sicherheit was dran ist.
Ich könnte mir vorstellen, dass ein sich im Betrieb im Hunderstelbereich durchbiegender Kolbenbolzen (und der biegt sich teilweise kräftig durch!) die ganze Kolben-aussenkontur stärker verformt wenn die Bohrung enger ist.

Gruß
Hans

Der zu stramme Bolzen sorgt für den Klemmer weil:
Bei Hitze dehnt sich der Kolben stärker als der Bolzen, der Kolben wächst dabei auch in der Breite über den Bolzen hinaus.
Kömmt es nun zur Abkühlung weil man vielleicht von der Autobahn runter in den Wald fährt, Kühlt der Kolben schneller als der Bolzen aufgrund der kühlen Luftzufuhr.
Und bei zu enger Passung sorgt das plötzliche abkühlen dafür das der Kolben aussen auf dem Bolzen fest geht und nicht mehr weiter rutscht. Folglich können diese Klemmer entstehen. Aus eigener Erfahrung weiss ich aber das die Passung dann schon extrem eng sein muss. Enger als "man muss den kolben anwärmen um den Bolzen einzustecken". Eher so bei "Man muss den Kolben anwärmen und den Bolzen mit viel Kraft eindrücken".
Auch spielt das Einbauspiel eine grosse Rolle. Wenn der Zylinder erstmal ein paar tausend KM gelaufen ist wird da gar nichts mehr passieren.

Im übrigen finde ich die Diskussion bislang spannend und freue mich wirklich sehr das es so schön Sachlich und im Rahmen bleibt...
Danke Malcolm für den Anstoss.

Enz-Zett hat geschrieben:Also ich würde mal behaupten, die Kraft die den Bolzen drehen läßt ist um so größer, je größer das Spiel ist. Weil die Kraft nur dann als Umfangskraft angreifen kann, wenn es einen Achsversatz zwischen Bolzen und Kolbenauge gibt, und dann der Bolzen quasi im Kolbenauge abrollt. Gibt es den Achsversatz nicht, geht die Kraft immer genau durch die Mitte - wo sollen da Drehkräfte herkommen?

Auch ich frage mich, wie dort ein nennenswertes Drehmoment auf den Bolzen wirken kann, sofern das obere Pleuellager in einwandfreiem Zustand (= leichtgängig) ist.
Dass auch das obere Pleuellager nicht völlig reibungsfrei ist, ist klar, aber das sollte sich in diesem Fall nicht auswirken.
Den Part mit den Notlaufeigenschaften sehe ich ein bei Lagerung in Bronzebuchen (wie z.B. bei der BK), ist jedoch eine Nadellagerung im Spiel, dürfte, wenn das Lager nicht mehr ausreichend leicht läuft, ohnehin alles zu spät und die Nadeln im freien Flug sein.

Vielleicht könnt ihr ja nochmal anhand einer Zeichnung erklären, wo da wirklich ein Drehmoment herkommt...
Gruß,
Richard

der garst hat geschrieben:Der zu stramme Bolzen sorgt für den Klemmer weil:
Bei Hitze dehnt sich der Kolben stärker als der Bolzen, der Kolben wächst dabei auch in der Breite über den Bolzen hinaus.

Ich kenne das so:

Der KoBo sitzt strafff (mit 3 f) im Kolben und die Passung Pleuel vs. KoBo ist einen weng zu enge. Wenn die Sache läuft, entsteht an dem Punkt Pleuelbuchse zu KoBo Wärme, die der KoBo Richtung Kolben abtransportiert (das Alu des Kolbens ist eine Wärmesenke). Dadruch wird der Kolben um das KoBo-Auge heiß, dehnt sich aus und es kommt zu diesem typrischen Klemmer.

Passiert vor allem bei bronzegelagerten KoBos. Deshalb sollten die auch 1 bis 2 Zehntel Spiel haben. Sonst ist der Ölfilm zu dünn. Damit geht der eingeölte Bolzen saugend durch die Buchse. Entfettet man das Gange klappert er leicht. Wenn ich die Arbeit von Herrn Wahl so anschaue, scheint er diese Passung auch im Kolben herzustellen, was sicher ein gewisses know-how vorraussetzt.

Also Kutt: Du hast es wohl etwas mit den zehntel und hundertstel mm das solltest Du nochmal überdenken !

2 zehntel sind 0,2mm und das klappert nicht nur, da schlackert es schon gewaltig und klingt wie ein Hammerstoß im Zylinder!
bei 2 hundertstel mm = 0,02mm da gleitet er mit Eigengewicht durch. Das wäre dann ca. ne H7 Passung...

Bye
ertz.

1bis2 ZEHNTEL..... wo soll denn dann bitte noch eine Zündzeitpunkt definiert werden....?

Wir reden hier von hundertsteln.

So heiss kann ein Bronzelager gar nicht werden dass es mehr wärme über den Bolzen in den Kolben einbringt als Verbrennungswärme vom Brennraum zugefügt wird.... unmöglich.

-- Hinzugefügt: 18. April 2013 19:49 --

da war einer schneller..

Ich glaub, man muss sich wirklich ma zwingen das Pleuellager aus den Gedanken zu verbannen. Malcom hat schon mehrmals geschrieben, das hat mit der Sache nichts zu tun. Es ist mehr die umlaufende Richtung der Krafteinleitung auf den Bolzen, die ihn dann im Kolbenauge "abrollen" lässt.

Was die Theorien mit dem Wärmeübertrag angeht: Ich meine die besste Übertragung ist in einer Presspassung. Hat es einen Spalt der mit Öl gefüllt ist, ist der Wärmeübergang schon schwieriger. Ist der Spalt nur ölbenetzt oder gar leer, dann isoliert es noch mehr. Ich glaube nicht dass das das Problem ist.

Und Kutt, wenn im Pleuellager so viel Reibung entsteht dass die dadurch erzeugte Wärme so ein Szenario anrichtet, dann hat der Motor ein ganz anderes Problem. Die Wärme durch das Pleuellager würde auch mit mehr Luft zwischen Bolzen und Kolbenauge entstehen, also wäre ein flutschender Bolzen auch keine Lösung.

Mensch das ich hier so eine angeregte und vor allem so schön sachliche Diskussion lostrete hätte ich nicht erwartet. Das freut mich sehr .

Was ich oben geschrieben habe, habe ich übrigens so im Studium gelernt. Da es für mich plausibel klingt und ich den Sachen die unser Motoren Professor uns erzählt auch viel Glauben schenke, dachte ich ich schreib hier mal was dazu.

In der MTZ Heft 4 2009 wurde übrigens die Drehbewegung des Kolbenbolzens im Kolben genauer untersucht und auch messtechnisch erfasst.

Wie es zu einem Klemmer aufgrund eines zu strammen Kolbenbolzens kommt kann ich mir aber auch nicht richtig erklären...

ohne pleuellager ist leider noch kein Hubkolbenmotor entwickelt worden....
selbst jahrhundertealte Dampfmaschinen hatten Pleuellager.
Also warum wegdenken? Die Einlenkung des Pleuels verrichtet seine Arbeit ausschliesslich im Lager.
Ohne lager gibt es keine drehkrafteinwirkung auf den bolzen.
Sollte sich der Bolzen im Kolben drehen hat das nur eine Ursache: das Pleuellager ist zu stramm und die Passung im Kolben zu gross. Somit geht ein teil der drehkräfte aus der Pleueleinlenkung in den Bolzen.
Für mich steht jedoch fest das soetwas keinesfalls gewollt sein kann sonst hätte man den Bolzen konstruktiv ordentlich im Kolben gelagert.

-- Hinzugefügt: 18. April 2013 21:00 --

malcolm könntest du den artikel vielleicht einstellen?

der garst hat geschrieben:1bis2 ZEHNTEL..... wo soll denn dann bitte noch eine Zündzeitpunkt definiert werden....?

stimmt .. 2..3 hunderstel .. sorry .. der Ölfilm ist ja nur 5..10µm dick...

Meine Erklärung ändert sich dadurch aber nicht

@ Malcom und alle anderen Interessierten

Die hier angeregte Diskussion habe auch ich mit Interesse verfolgt.
Das Studium der Kraftfahrzeugtechnik liegt bei mir allerdings schon einige Jahre zurück und ich behaupte mal, daß auch ich seinerzeit einige Dinge bestimmt falsch interpretiert habe, da ich alle wahren Zusammenhänge noch nicht erkannte (heute allerdings auch noch nicht).

Aus der einleitenden Skizze und den nachfolgenden Diskussionen heraus ist für mich allerdings keinesfalls erkennbar, daß der Kolbenbolzen bei ausreichend guter Lagerung im Pleuel eine Drehbewegung ausführt, so ein leicht strammer Sitz im Kolben (wie früher üblich) eingehalten wird.
Auch ergibt sich aus der Darstellung keinerlei Kraft, die an einer anderen Stelle als im Pleuellager eingeleitet wird.

Die Drehbewegung kann meines Erachtens nach nur entstehen, wenn der Kolbenbolzen lose sitzt und die nicht erwünschte Reibung im Nadellager (oder Bronzebüchse) relativ groß zu der des Kolbenbolzen im Kolben ist.
Dann ist natürlich ein gewisses Mindestspiel entsprechend der von Fa. Wahl gelieferten Bauteile nötig, um gerade an dieser Stelle einen entsprechenden Schmierfilm aufzubauen, der allerdings auch erst dann benötigt wird.

Der eigentliche Vorteil dieser heute üblichen Konstruktion liegt darin, daß sich Kolbenbolzen und Kolben frei dehnen können und somit die Verspannung zueinander vermindert wird - dies wurde hier schon von einigen wenigen angesprochen.

Grüße - Sven

danke sven...

ich denke auch die Kräfte sprich die Kraftrichtung welche am Bolzen wirkt ist vollkommen richtig erfasst aber die Drehbewegung des Pleuels ist eben vollkommen unabhängig von den Kräften immer die selbe...und völlig symmetrisch.
das Diagramm zeigt nur das der Kolbenbolzen eben nicht nur druck von oben oder unten bekommt sondern durch die schwenkbewegung des Pleuels eben auch seitlich aus stãndig welchselnden Richtungen.
Die Änderung der Kraftrichtung hat also nicht direkt was mit der Drehbewegung des Pleuels zu tun.
Die Kräfte ändern sich zum beispiel durch Änderung der Betriebsparameter wie Verbrennungsdruck, Mittlerer Kolbengeschwindigkeit, Drehzahl, Zündzeitpunkt, Füllungsgrad ...
Die Rotation des Pleuellagers hingegen ist absolut konstant egal wieviel druck von wo anliegt.

Enz-Zett hat geschrieben:Es ist mehr die umlaufende Richtung der Krafteinleitung auf den Bolzen, die ihn dann im Kolbenauge "abrollen" lässt.

Seh ich auch so. Bestes Beispiel sind Fahrradpedale. Quizfrage: Wer weiß auswendig, auf welcher Seite der Tretkurbel das Linksgewinde sitzt?
Würde sich die Kurbel durch eine schwergängige Pedallagerung lockern, müsste das Linksgewinde überlegungsmäßig in der rechten Kurbel sitzen, da ja beim Treten das Pedal linksrum gedreht wird.
Das Linksgewinde sitzt aber in der linken Kurbel, da sich die nicht durch eine evtl. schwergängige Pedallagerung locker schrauben, sondern durch das Abrollen des Pedalgewindes gegenüber der Gewindebohrung in der Kurbel.

Gruß
Hans

Herr Ring hat geschrieben:Die Drehbewegung kann meines Erachtens nach nur entstehen, wenn der Kolbenbolzen lose sitzt und die nicht erwünschte Reibung im Nadellager (oder Bronzebüchse) relativ groß zu der des Kolbenbolzen im Kolben ist.

Moin Sven,

da stellt sich mir gleich wieder die Frage, die ich oben schon mal gestellt habe:

kutt hat geschrieben:Hmm, warum sind dann Schmierbohrungen im Kolben?

Da ist nur keiner drauf eingegangen

der garst hat geschrieben:Ohne lager gibt es keine drehkrafteinwirkung auf den bolzen.

Falsch. Aber wenn das bei allen bisherigen Erklärungen jetzt noch nicht verstanden wurde, weiß ich auch nicht wie man es noch erklären soll damit der Groschen fällt.
Die minimale Rollreibung des Pleuellagers hat wenn überhaupt dann nur homöopatisch geringen Einfluss auf die Drehbewegung des Bolzens. Außer es ist kaputt. Und weil der Einfluss so gering ist, deswegen kann man sich das Pleuellager bei dieser Problembetrachtung wegdenken. Von Motoren bauen ohne Pleuellager hat keiner geredet.

der garst hat geschrieben:
malcolm könntest du den artikel vielleicht einstellen?

Ich hab den Artikel als pdf vorliegen, denke nur, das ist evtl. urheberrechtlich problematisch.
Titel: "Kolbenbolzen im Mischreibungskontakt, Elastohydrodynamische Simulationstheorie für die Lagerungsanalyse"

Darin wird die Untersuchung an einem Viertakter durchgeführt.

Enz-Zett hat geschrieben:Die minimale Rollreibung des Pleuellagers hat wenn überhaupt dann nur homöopatisch geringen Einfluss auf die Drehbewegung des Bolzens. Außer es ist kaputt.

Untere anderem wird dort auch festgestellt, daß bei höherem Mischreibungsanteil im Pleuellager die Bolzendrehung zunimmt, was ja evtl. beim Zweitakter einem nicht tadellosem Nadellager entsprechen könnte?

Gruß

daniel_f hat geschrieben:

der garst hat geschrieben:
malcolm könntest du den artikel vielleicht einstellen?

Ich hab den Artikel als pdf vorliegen, denke nur, das ist evtl. urheberrechtlich problematisch.

Ist es! Du kannst aber mal den Urheber anfragen, ob er zustimmt.