Kreuzkopf

Im Maschinenbau ist ein Kreuzkopf ^{[ 1 ]} ein mechanisches Gelenk , das in Kurbelschleifen von langhubigen Hubkolbenmotoren ( Verbrennungs- oder Dampfmotoren ) und Hubkolbenkompressoren ^{[ 2 ]} verwendet wird , um die Seitenkräfte auf den Kolben zu eliminieren . Der Kreuzkopf ermöglicht zudem die freie Bewegung der Pleuelstange außerhalb des Zylinders. Aufgrund des sehr kleinen Bohrungs - Hub- Verhältnisses solcher Motoren würde die Pleuelstange an die Zylinderwände stoßen und die Rotation des Motors blockieren, wenn der Kolben – wie bei einem Kurbeltriebmotor – direkt mit der Pleuelstange verbunden wäre . Daher muss die Längsabmessung des Kreuzkopfes an den Hub des Motors angepasst sein.

Bei kleineren Motoren verbindet die Pleuelstange Kolben und Kurbelwelle direkt. Dadurch werden jedoch Seitenkräfte auf den Kolben übertragen, da sich der Kurbelzapfen (und somit die Richtung der Krafteinwirkung) mit der Drehbewegung der Kurbelwelle seitlich bewegt. Diese Querkräfte sind bei einem relativ kleinen Motor tolerierbar. Bei einem größeren Motor würden die wesentlich größeren Kräfte jedoch einen unzulässigen Verschleiß an Kolben und Zylinder verursachen und die Gesamtreibung im Motor erhöhen.

Eine Kolbenstange ist am Kolben befestigt und verbindet diesen mit dem Kreuzkopf. Der Kreuzkopf ist ein großes Gussteil, das in Gleitführungen gleitet und sich nur in Kolbenrichtung bewegen kann. Im Kreuzkopf befindet sich auch der Kolbenbolzen, um den sich das Pleuelauge dreht. Dadurch wirken die Querkräfte ausschließlich auf den Kreuzkopf und seine Lager, nicht aber auf den Kolben selbst .

Verbrennungsmotoren mit Kreuzkopf ermöglichen eine einfachere Wartung des Zylinderkopfes, da die Kolben leicht entnommen werden können. Die Kolbenstange ist an der Unterseite des Kolbens montiert und bei doppeltwirkenden Motoren mit einer einzigen Mutter am Kreuzkopf befestigt. Große Zweitakt- Schiffsdieselmotoren sind üblicherweise nach diesem Prinzip ausgeführt. Ein Kreuzkopf ist bei einem doppeltwirkenden Dieselmotor unerlässlich (siehe auch: Schlachtschiffe der H-Klasse : 12 MAN-Doppelwirkungs-Zweitakt-9-Zylinder-Dieselmotoren). Große Dieselmotoren verfügen oft über eine direkt am Kreuzkopf angebrachte Kolbenölpumpe, die das Kreuzkopflager mit Öl unter hohem Druck versorgt.

Bei der Dampfmaschine ist ein Kreuzkopf unerlässlich, wenn die Maschine doppeltwirkend sein soll – der Dampf wird auf beide Seiten des Kolbens geleitet, was eine Abdichtung um die Kolbenstange erfordert. Eine Ausnahme bildet die oszillierende Zylinderdampfmaschine , die doppeltwirkend sein kann, aber keinen Kreuzkopf besitzt.

Frühe doppeltwirkende Dampfmaschinen, wie sie beispielsweise von James Watt konstruiert wurden , nutzten ein Parallelgetriebe, was unter anderem auf die Schwierigkeit der Herstellung von Führungsschienen zurückzuführen war. Der Kreuzkopf wurde durch die Einführung der Hobelmaschine ermöglicht , die sich zur Herstellung von Führungen eignete. ^{[ 3 ]}

Die Kreuzköpfe einer Dampflokomotive können entweder an einer oberhalb des Kreuzkopfes angebrachten Führung oder an zwei Führungen, einer oberhalb und einer unterhalb (sogenannter Alligatorkreuzkopf mit zwei „Klauen“), befestigt sein. Die erstgenannte Bauart wurde bei vielen moderneren Lokomotiven bevorzugt.

Bei vielen Schiffsdampfmaschinen des 19. Jahrhunderts war der Kreuzkopf eine starke Metallstange, die an der Kolbenstange befestigt und senkrecht zu ihr angeordnet war. Sie wurde manchmal dazu verwendet, Querkräfte zu eliminieren, wie beispielsweise bei einer Turmdampfmaschine , und in anderen Fällen als Verbindungsglied – zu Seitenstangen bei einer Seitenhebelmaschine oder zu Pleuelstangen bei einer Vierkantmaschine .

• Kreuzkopfkolben
• [1] bei der die Seitenkraft des Kolbens beseitigt wird