Feste und bewegliche Teile eines Motors

Konzepte und Typen von Motoren

Ein Motor (englisch: motor) ist eine Maschine, die natürliche oder industrielle Energiequellen in mechanische Bewegung umwandelt. Diese Bewegung kann in Form von Drehung, linearer Bewegung oder einer anderen für den Menschen nützlichen Form erfolgen. Jeder Motortyp arbeitet nach unterschiedlichen Prinzipien, was zu einer Vielzahl von Varianten führt. Hauptsächlich werden Motoren basierend auf ihrer Energiequelle in verschiedene Typen kategorisiert, wobei elektrische Motoren, Verbrennungsmotoren und Dampfmaschinen zu den am weitesten verbreiteten zählen.

Verbrennungsmotor

Der Verbrennungsmotor (englisch: Internal Combustion Engine) funktioniert nach dem Prinzip der Verbrennung von Brennstoffen in einer speziellen Kammer, die als Verbrennungsraum bezeichnet wird, um kinetische Energie zu erzeugen. Diese Art von Motor ist weit verbreitet in unserem Alltag, wie bei Autos, die mit Benzin oder Diesel betrieben werden, sowie in Hubschraubern und Rasenmähern.

Feststehende Teile des Verbrennungsmotors

Ein Verbrennungsmotor besteht aus mehreren wesentlichen festen Komponenten, darunter:

• Zylinderblock: (englisch: Cylinder block) ist das zentrale Element des Motors. Es handelt sich um eine Kammer, in der der Brennstoff verbrannt wird, wobei der Kolben seine Bewegung innerhalb dieser Kammer steuern kann, um den Druck der beim Verbrennungsprozess entstehenden Abgase zu regulieren. Der Zylinderblock wird aus hochwertigem Gusseisen in einem Stück gegossen, da er extremem Druck und hohen Temperaturen ausgesetzt ist.
• Zylinderkopf: Dieser abnehmbare Deckel schließt den oberen Teil des Zylinders ab und verhindert das Entweichen oder Eindringen von Gasen.
• Zündkerze: (englisch: Spark plug) erzeugt einen Funken innerhalb des Verbrennungsraums, um den Verbrennungsprozess zwischen Brennstoff und komprimierter Luft zu initialisieren.
• Kurbelgehäuse: (englisch: Crankcase) fungiert als Hauptstruktur des Motors, in der der Zylinder, die Kurbelwelle und der Kolben integriert sind. In diesem Gehäuse wird auch Öl zur Kühlung der Komponenten aufbewahrt.
• Brennstoffeinspritzung: (englisch: Injector) ist das Bauteil, das den Brennstoff unter hohem Druck in den Verbrennungsraum eingespritzt, um eine effizientere Vermischung von Brennstoff und Luft zu ermöglichen.

Bewegliche Teile des Verbrennungsmotors

Die beweglichen Teile des Verbrennungsmotors sind entscheidend für dessen Funktion. Die wichtigsten beweglichen Komponenten sind:

• Kolben: (englisch: Piston) ist innerhalb des Zylinders montiert, sodass er sich leicht bewegt, um die Energie über eine Pleuelstange zu übertragen. Der Kolben sollte leicht und gleichzeitig robust sein, weshalb er in der Regel aus Aluminiumlegierungen oder Gusseisen gegossen wird, um die Festigkeit der Legierung zu gewährleisten.
• Pleuelstange: Sie verbindet den Kolben mit der Kurbelwelle und wandelt die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens in eine rotierende Bewegung um. Sie besteht aus hochfestem Nickel-Chrom-Vanadium-Stahl, der hitzebeständig ist.
• Kurbelwelle: (englisch: Crankshaft) empfängt die Bewegung von der Pleuelstange und wandelt diese in rotierende Energie um. Ihre Form und Größe hängen von der Anzahl und Anordnung der Zylinder ab.
• Ventile: Jedes Zylinderpaar nutzt zwei Ventile; ein Ventil regelt den Einlass von Brennstoff und Luft, während das andere den Auslass der beim Verbrennungsvorgang entstehenden Gase kontrolliert.
• Motorlager: Diese Elemente werden zwischen den beweglichen Teilen, der Pleuelstange, dem Kolben und der Kurbelwelle gespeichert, um die Reibung zwischen diesen Komponenten zu verringern.

Dampfmaschine

Die Dampfmaschine (englisch: Steam Engine) nutzt hauptsächlich Dampf zur Energiegewinnung. Im Allgemeinen besteht sie aus einem Kolben, der sich in einem Zylinder durch Druckdampf bewegt, und zählt zu den externen Verbrennungsmaschinen, die eine Außenkammer verwenden, um Wasser durch Verbrennung von Brennstoff oder anderen Energiequellen zu erhitzen, bis es zu Dampf wird. Der komprimierte Dampf wird dann in einen weiteren Raum geleitet, der die Dampfmaschine antreibt und mechanische Energie produziert.

Teile einer Dampfmaschine

Zu den Komponenten einer Dampfmaschine gehören:

• Rahmen: (englisch: Frame) ist die Basis der Maschine, in der alle festen und beweglichen Teile installiert werden.
• Zylinder: (englisch: Cylinder) ist ein hohles Behältnis aus Gusseisen, in dem der Kolben durch den Druckdampf bewegt wird.
• Dampfeinlass: Teil des Zylinders, der ihn mit Dampf versorgt, indem er durch das Öffnen und Schließen eines Schiebers geregelt wird.
• Dichtungsgehäuse: Verhindert Dampfaustritt um den Kolben herum.
• Verbindungsstange: Wandelt die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens in eine rotierende Bewegung um.
• Kurbelwelle: Aus weichem Stahl gefertigt, empfängt sie die rotierende Bewegung von der Verbindungsstange und ist in speziellen Lagern im Motor montiert.

Elektrischer Motor

Der elektrische Motor (englisch: Electric motor) ist eine elektromechanische Maschine, die elektrische Energie in mechanische Energie umwandelt. Er beruht im Wesentlichen auf der Wechselwirkung zwischen magnetischen und elektrischen Feldern, um eine Drehbewegung zu erzeugen.

Zubehörteile eines elektrischen Motors

Ein elektrischer Motor setzt sich aus mehreren Hauptkomponenten zusammen:

• Stator: (englisch: Stator) besteht aus einem Permanentmagneten und dünnen Metallplatten, die den Energieverlust minimieren.
• Rotor: (englisch: Rotor) ist das bewegliche Element im elektrischen Motor, das über Drehmomenteinteilung mit dem Stator verbunden ist. Es ist durch Verbindungen mit Energie versehen, die die Drehrichtung gemäß dem Stromfluss umkehren können, wodurch Bewegungsenergie erzeugt wird, die der Rotor an die zu betreibende Einheit übergibt.
• Luftspalt: (englisch: Air Gap) ist der definierte Abstand zwischen Rotor und Stator, um eine adäquate Energieproduktion zu gewährleisten.
• Wicklungen: (englisch: Windings) sind feine Drähte, die um den Stator gewickelt sind, um zwei magnetische Pole zur Energieerzeugung zu bilden.
• Kommutator: (englisch: Commutator) dient zur Steuerung des Typs des in den Motor eingespeisten Stroms, sei es Wechselstrom oder Gleichstrom.