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Kolben im Zylinder - Kippmoment ?


 
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landybehr
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...und hat diesen Thread vor 529 Tagen gestartet!


BeitragVerfasst am: 08.06.2017 23:26:28    Titel: Kolben im Zylinder - Kippmoment ?
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Hallo,

Im Motorblock wird der Kolben vom Pleuel, wie soll ich als Laie das beschreiben, seitlich abgedrängt. Das Pleuel drückt den Kolben also an die Zylinderwand, und zwar 90° zum Kolbenbolzen.
Kann man abschätzen, wie stark inN/mm², der Druck vom Kolben gegen die Zylinderwand ist? Und zwar bei einem gewissen Winkel des Pleuels?

(Es geht um eine Anwendung in der Hydraulik. Dort wird ein Kolben mit Pleueltrieb analog zum Verbrennungsmotor verwendet. Nur dass kein Verbrennungsdruck wirkt, sondern Hydraulikdruck. Der o.g. Effekt sorgt hier dafür, dass der Kolben aus der Dichtfläche seines Dichtringes reibt. Nun gibt es Führungsbänder, um das zu verhindern. Zwar liegt es nahe, es nach Platz und Verfügbarkeit auszuwählen, aber es wäre ja nicht verkehrt, die Dimensionierung zu verifizieren. )

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Matthias
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BeitragVerfasst am: 09.06.2017 07:28:41    Titel:
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Nenne Winkel des Pleuels sowie Pleuellängskraft (Alternativ Kolbendurchmesser und Zylinderdruck oder noch besser Zylinderdruck über Kurbelwellenwinkel.)

Eigentlich ist das eine ganz einfache Stabmodellzerlegung mit Trigonometrie - da das Pleuel aufgrund seiner Lagerungen nur Längskräfte übertragen kann, bildet sich bei Schrägstellung des selben ein Kräftegleichgewicht zwischen diesem und Zylinderwand. Winke Winke
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landybehr
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...und hat diesen Thread vor 529 Tagen gestartet!


BeitragVerfasst am: 09.06.2017 21:47:19    Titel:
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Ich gehe mal von 10° Knickwinkel des Pleuels aus. Ich hab das Geschleuder gerade teilweise demontiert und muss etwas schätzen. Aber das ist ja auch nicht so schlimm.
Der Kolben hat 100mm Durchmesser.
Der maximale Hydraulikdruck liegt bei 150bar.

Taugen diese Angaben?

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polaris
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BeitragVerfasst am: 09.06.2017 21:54:26    Titel:
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ist die kraftrichtung von 90 grad korrekt ? warum 90 grad ?

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....wer auf eiern geht sollte nicht hüpfen …
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BJ Axel
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BeitragVerfasst am: 10.06.2017 08:44:08    Titel:
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landybehr hat folgendes geschrieben:
Taugen diese Angaben?


Jep. Und wenn Du jetzt noch ein wenig Trigonometrie dazupackst, wirst Du recht schnell das Ergebnis haben.

Axel

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landybehr
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...und hat diesen Thread vor 529 Tagen gestartet!


BeitragVerfasst am: 10.06.2017 09:18:52    Titel:
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ok. Dann mach´ ich mal eine Zeitreise in die 5.Klasse zurück.

Das mit den 90° war "untechnisch" ausgedrückt, sicherlich. Ich meine, daß die STelle im Zylinder mit dem meisten Abrieb in der Linie ist, die 90° zum Kolbenbolzen weist. Also nicht dort, wo das Auge für den Bolzen ist, sondern eben 90° dazu. Das ergibt sich naturalmente dadurch, wie das Pleuel wirkt.


Der Kolbenbolzen würde, in diesem Bild, von 8Uhr bis hin auf 14Uhr laufen.
Das Bild ist vom Abrieb, der in 40-50Jahren Betrieb entstand.

Die Idee, das zu vermeiden war, ein Führungsband einzubauen, das wurde auch gemacht, und zwar so:


Es kam ein neuer Zylinder herbei und nach einer Betriebsstunde und höchtens 20-30mal, die der Kolben hoch-und runterfuhr, sah das dann so aus:


Man sieht schon, daß das Führungsband wirkt, aber nur dort, wo es ist. Nun müsste am Kolbenboden (also dort, wo der Dichtring ist) noch ein weiteres Band dazu. Bloß, daß der Platz dort knapp bemessen ist.

So weltbewegend schlimm ist das nicht. Aber wenn es einen naheliegenden Schritt gibt, dagegen was zu tun, kann ich das nicht sein lassen.

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BJ Axel
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BeitragVerfasst am: 10.06.2017 09:23:46    Titel:
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Die Beobachtung passt. Am sogenannten "Kolbenhemd" wirken auch Kräfte.
Für die lange Betriebsdauer sieht das aber gut aus!

Axel

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landybehr
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BeitragVerfasst am: 10.06.2017 10:35:16    Titel:
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Aber dafür, dass der in meinen Augen noch nagelneue Zylinder praktisch kaum Kolbenhemd gesehen hat, finde ich die Druck-/schleifmarken schonrecht viel.

Ich habe mal gerechnet. Zumindest der Versuch davon.
Bei 10° und 10tonnen Druck auf den Kolben erhalte ich 1,7to "seitwärts-Druck auf das Kolbenhemd.

Kann das denn passen ??? Kommt mir zu viel vor, um mir meine Rechnerei zu glauben.

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BeitragVerfasst am: 10.06.2017 10:37:22    Titel:
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landybehr hat folgendes geschrieben:
Ich gehe mal von 10° Knickwinkel des Pleuels aus. Ich hab das Geschleuder gerade teilweise demontiert und muss etwas schätzen. Aber das ist ja auch nicht so schlimm.
Der Kolben hat 100mm Durchmesser.
Der maximale Hydraulikdruck liegt bei 150bar.

Taugen diese Angaben?


Reicht.

Kolbenmaximalkraft errechne ich damit zu rd. 120kN (!!)
150 bar auf 100mm sind eine enorme Macht.

Querkraft ist dann F_kolben * tan10° = 21kN.

Unter der Annahme, dass auch bei größter Schrägstellung des Pleuels noch der volle Druck anliegt. Bei Anwendung als Pumpe/Motor aber durchaus denkbar.
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landybehr
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BeitragVerfasst am: 10.06.2017 11:00:39    Titel:
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Schockschwerenot, das sind ja Kräfte. Mit 1,7to war ich da dann doch auf dem richtigen Weg.

Ich habe mal weitergerechnet - wenn ich, ob das erlaubt ist, weiß ich nicht, die Kraft mal halbierte, da ich sie auf zwei Bänder verteile. Also 1to pro Band. Und, weiter, die Kraft wirkt nicht am gesamten Kolbenumfang, sondern nur 1/4 davon (vereinfacht, denn es gibt ja ein Maximum und nach lonks und rechts nimmt die Belastung immer schneller ab). Also es lastet dann auf 80mm des Kolbenumfangs pro Führungsband 1tonne. Macht pro Quadratmillimeter des Bandes = 12kg.
Ich habe mal gegoogelt und wahllos ein Führungsband entdeckt, das 20-40 N/mm² Belastung standhält.
Demnach würde ein Streifen von 3-4mm rechnerisch genügen und das klingt realistisch. Wobei man sicherlich wennmöglich ein breiteres wahlt.

P.s. es sind Maximalkräfte, mit denen hier gerechnet wurde. Wenn der Deutz hinten etwas anhebt, das 1,6to wiegt, das ist seine max. Hubkraft, dann liegen die 150bar auch an. Das ist ja nun aber nicht ständig der Fall und es findet dabei ja nur wenig Bewegung statt.

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