Kreuzkopf

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Der Titel dieses Artikels ist mehrdeutig. Weitere Bedeutungen sind unter Kreuzkopf (Begriffsklärung) aufgeführt.
Kolbentriebe ohne und mit Kreuzkopf

Der Kreuzkopf ist ein Maschinenelement, das bei Kurbeltrieben verwendet wird. Es koppelt die translatorisch oszillierende Kolbenstange mit dem translatorisch und rotatorisch bewegten Pleuel und findet sich überwiegend an großen Kolbenmaschinen.

Funktionsprinzip[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Kinematik eines Kolbentriebs ohne und mit Kreuzkopf

Der Kreuzkopf ist starr mit der Kolbenstange und über diese mit dem Kolben verbunden. Die Pleuelstange, auch als Schubstange bezeichnet, pendelt um den Kreuzkopf und ist mit einer Kurbelwelle verbunden.

Der Kreuzkopf nimmt die senkrecht zu seiner Bewegungsrichtung wirkenden Kräfte auf. Er wirkt damit als zusätzliches Lager und hält den Kolben von Seitenkräften frei. Dadurch kann der Kolben sehr flach ausgeführt werden (Scheibenkolben) und die Zylinderlauffläche ist weniger beansprucht. Bei Tauchkolbenmaschinen übernimmt das Kolbenhemd die Rolle des Kreuzkopfes und überträgt Seitenkräfte auf den Zylinder.

Die Kinematik eines Getriebes mit Kreuzkopf stimmt mit der eines Kurbeltriebes ohne Kreuzkopf überein. Kurbeltriebe ohne Kreuzkopf werden als Schubkurbelgetriebe bezeichnet.[1]

Anwendungen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

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Kreuzkopf einer Dampfmaschine
Kreuzkopf einer Dampflokomotive

Unverzichtbar ist der Kreuzkopf, wenn eine Kolbenkraftmaschine mit hohem Hub-Bohrungs-Verhältnis realisiert werden soll wie im Falle von modernen gleichstromgespülten Zweitakt-Großdieselmotoren mit einer Bohrung ca. 1 m und einem Hub von ca. 3 m. Durch die starre Kolbenstange wird der obere Drehpunkt der Pleuelstange (im Kreuzkopf) zur Kurbelwelle hin versetzt. Dadurch wird verhindert, dass die Pleuelstange mit der Zylinderlaufbuchse kollidiert. Der Kreuzkopf ist daher häufig in sehr großen Kolbenmaschinen zu finden. Auch an großen Dampfmaschinen früherer Jahrzehnte ist oft ein Kreuzkopf zwischen Kolben und Pleuel geschaltet. Ein Beispiel hierfür findet sich im Eingangsbereich des Technikmuseums Speyer.

Ein Anwendungsbeispiel ist der Kreuzkopf in Zweitakt-Schiffsdieselmotoren, den wirtschaftlichsten Wärmekraftmaschinen überhaupt. Diese erreichen einen Wirkungsgrad von über 50 %. Für die Anwendung in großen, langsamlaufenden Zweitakt-Dieselmotoren wird mit dem Kreuzkopf zugleich eine bessere Führung der Spülluft kombiniert. Bei der Verbrennung von Rückstandsölen ist es notwendig, für die Zylinderschmierung hochwertige und teure Schmieröle einzusetzen, die bei sogenannten Tauchkolbenmotoren auch zur Schmierung des Kurbeltriebs verwendet werden. Durch die Trennung von Spülluft- und Verbrennungsraum einerseits und dem Kurbelraum andererseits mit einem Zwischenboden und einer speziellen Abdichtung für die Pleuelstange ist es möglich, für den Kurbelraum billigere Schmieröle zu verwenden.

Im Braunschweiger Stadtteil Melverode steht als Anschauungsobjekt ein Ensemble aus Kolben, Kolbenstange, Kreuzkopf, Pleuel und einem Kurbelwellenteil am Werkseingang des Braunschweiger Hüttenwerks BHW. Es sind Teile eines Zweitakt-Dieselmotors, von dem fünf, sieben, neun oder neuerdings auch vierzehn Zylindereinheiten aneinandergereiht einen Schiffsdieselmotor bilden.

Bei kleineren Motoren wird der Kreuzkopf im Gegenkolbenmotor der Golle Motor AG in neuer und patentierter Weise eingesetzt.

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Leo Hagedorn, Wolfgang Thonfeld, Adrian Rankers: Konstruktive Getriebelehre, 12. Auflage, Springer, Heidelberg, 2009, ISBN 978-3-642-01613-4.
  • Hans Jörg Leyhausen: Die Meisterprüfung im Kfz-Handwerk Teil 1, 12. Auflage, Vogel Buchverlag, Würzburg, 1991, ISBN 3-8023-0857-3.
  • Max Bohner, Richard Fischer, Rolf Gscheidle: Fachkunde Kraftfahrzeugtechnik, 27. Auflage, Verlag Europa-Lehrmittel, Haan-Gruiten, 2001, ISBN 3-8085-2067-1.

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

 Commons: Dampfmaschinen mit Kreuzkopf – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
 Commons: Kolbentriebe mit Kreuzkopf – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Leo Hagedorn, Wolfgang Thonfeld, Adrian Rankers: Konstruktive Getriebelehre. 2009, S. 21