Du lenkst die Aufmerksamkeit auf die kinetische Energie der gesamten Fuhre und damit vom System Kolben/Kurbelwelle ab. Das ist ein taktisch sehr geschickter Schachzug, denn wer will in Abrede stellen, dass die kinetische Energie der Kolben im Vergleich dazu lächerlich gering ausfällt. Wenn ich den Faden aber weiterspinne, hieße das jedoch, dass auch die Schwungmasse des Motors fürs Fahrgefühl völlig irrelevant ist, da auch deren (Rotations-)Energie im Vergleich zur kinetischen Energie des Gesamtsystems (Motorrad plus Fahrer) vernachlässigbar klein ist.
Das ist nun aber ganz sicher nicht der Fall: die Schwungmasse spürt man beim Fahren sehr deutlich. Zwar eben auch nicht sehr im Schiebebetrieb oder beim Beschleunigen, dafür aber bei Lastwechseln und Sanftgas, wo der Antriebsstrang die Dimensionierung derselben klar und deutlich kommuniziert. Und genau darum geht es! Um den Teillastbereich und die damit verbunden Lastwechsel, beides Fahrzustände, die gerade in Ortschaften häufig vorkommen (-> geringe Fahrwiderstände). Und wenn man schon die Schwungmasse spürt, weshalb sollte man nicht auch den periodischen Eintrag der kinetischen Energie der oszillierenden Massen spüren?
Und somit sind wir wieder bei der Frage nach dem Verhältnis E_kin/E_rot = 2 m/M (r/R)^2, wobei jetzt immerhin neben r=41.5 mm auch m=1kg (für den Gleichläufer) bekannt ist. Brauchen wir noch M und R ...
Zitat Du lenkst die Aufmerksamkeit auf die kinetische Energie der gesamten Fuhre und damit vom System Kolben/Kurbelwelle ab. Das ist ein taktisch sehr geschickter Schachzug,
Nein,
das ist kein taktischer Schachzug, sondern blanke Faulheit. Die Massenträgheitsmomente von rotierenden Wellen zu ermitteln, ist nun mal nicht mein Hobby. Wenn ich sie im CAD habe, brauch ich nur den Knopf zu drücken und habe die Momente. Aber ich habe sie nicht gespeichert und auch keine Maßzeichnungen, um das "mal so eben" zu tun.
Wäre die Kurbelwelle einfach nur eine Anordnung von Walzen verschiedener Durchmesser, dann könnte man natürlich auch mal so eben das Trägheitsmoment im Kopf rechnen, aber . . . wie gesagt.
Nun denn, um doch die Faulheit nochmal siegen zu lassen,
wir stellen uns vor, die Kolben fahren auf einer Kreisbahn, die dem Kurbelradius entspricht und denken uns die Masse der Kurbelwelle, vereinigt auf einem Punkt, auf genau diesem Radius. Das wäre zunächst mal ein sehr großes Ungleichgewicht, würde aber Herrn Serpel, der jetzt gleich mit der zweiten Potenz anrückt, zum brutalen Karnickelfangschlag herausfordern.
Also untaugliches Modell => weg damit!
Nächster Ansatz:
wir schieben einen ideal dünnen und genial scharfkantigen Zylinder mit dem Durchmesser = Kolbenhub über die Kurbelwelle und die Ausgleichswelle (äääähm, hat die Triumph sowas eigentlich ). Dabei trennen wie die Wellen auf in inneren Teil, der kleiner ist und äußeren, der größer ist.
Der innere Teil mit den Lager etc. wird gewiß schon den größeren Teil der Wellenmasse betragen. Ich lasse diesen Teil einfach mal unter den Tisch fallen, obwohl er selbstverständlich auch ein Massenträgheitsmoment aufweist.
Den Rest nehme ich und überlege mit den Abstand des Ersatzzentrums. Leider steht mir nur der eidgenössische Reparaturratgeber mit seinen Bildchen zur Verfügung. Und dieser hat mich in Sachen Königswelle schon mal geleimt . Die Zahnräder scheinen in etwa auf dem Durchmesser des Hubes zu kämmen. Die Kurbelwangen sind größer, aber nicht viel. Ich denk mal, wenn ich Massen der Wangen nehme und als Ersatzradius den Kurbelradius nehme, mache ich keinen allzu großen Fehler.
Blöder Ansatz, auch weg damit !
Aaaah, auf Seite 86 ist eine Draufsicht - ob maßstäblich, kann ich nicht sagen, wenn ja, wäre das ungefähr M 1:5 und die Wangen wären 20 mm breit und hätten 150 mm Durchmesser.
Den Kurbelzapfen selbst und das untere Pleuellager vernachlässige ich mal bzw. verrechne das mit den Abschrägungen der Welle. Japaner machen aus 20 mm gerne 18 mm. Ist so eine Erfahrung von mir, reines Bauchgefühl. Die Wangenbreite mit 20 mm erscheint mir irgendwie doch ziemlich fett - aber gut, das ist im Moment esotherischer Bereich des Glaubens.
Die Wangen hätten also die Masse von ca. 11 kg. Wellen und Zahnräder nehm ich mal nicht mit.
Das Massenträgheitsmoment wäre damit Radius zum Quadrat durch zwei mal Masse => 0,031 kgm²
Nun haben wir noch die Drehwinkelgeschwindigkeit noch nicht ermittelt.
Dazu nehmen wir die angenommenen 4 m/s und die Kreisbahn der Kröpfung (ich weiß, ist falsch, wegen der endlichen Pleuellänge, aber ich war grad beim Zahnarzt und mit tut der linke Mittelfinger weh, weil ich ihm mir geklemmt habe ), ergibt ein Omega von 96,4 (oh gott oh Gott, was für eine schlechte Schätzung , das ist gerade mal Standgas . Das Problem ist, daß ich die mittlere Kolbengeschwindigkeit beim Ritt durch die geschlossene Ortschaft genommen habe, was selbstverständlich falsch ist . . )
Die Energie der rotierenden Kurbelwangen beträgt nun ca. 3 Joule. Respekt Serpel ! So hätte ich das Verhältnis nicht eingeschätzt. Wir sollten nochmal mit genaueren Angaben rechnen, aber ich hätte es gefühlsmäßig eher 1:10 Kolben/Kurbelwelle geschätzt, als fast 2:1 Kolben/Welle.
Rechne vielleicht nochmal nach, ich bin unsicher und brauch jetzt erstmal einen längeren Spaziergang, um meinen momentanen multiplen Streß abzubauen.
Wenn es stimmt, jedenfalls Kompliment an Deinen Popo
vom Ganz zurück, Fehler gefunden. Das Omega muß zum Quadrat und dann alles nochmal durch zwei. Die Energie der Wangen im Leerlauf ist damit 144 J, also fast Faktor 20.
Gruß
Wännä
Edit sagt, Serpel soll lieber doch nochmal nachrechnen
Ohne jetzt nochmal genau durchzurechnen - ich glaube schon, dass das jetzt stimmt, denn genau das Quadrat und der Faktor 0.5 waren mir heute Mittag auch aufgefallen. (Ich hab aber nix gesagt in der Hoffnung, Du merxt es nicht ... )
Die Drehzahl spielt allerdings (wie weiter oben bereits erwähnt) fürs Resultat überhaupt keine Rolle ...
Gruß Serpel
PS. Und wie interpretieren wir jetzt die Geschichte?
Zitat hab aber nix gesagt in der Hoffnung, Du merxt es nicht ...
Also das glaub ich Dir jetzt nicht. Die Physik muß Dir doch heilig sein . . . . es geht Dir doch nicht etwa ums Recht haben . . . . und schon gar nicht ums Vertuschen
Die Drehzahl spielt schon eine Rolle, denn die Beeinflussung der oszillierenden Massen drückt sich ja prozentual in einer Drehzahländerung aus, d.h., je schneller die Maschine läuft, desto größer werden real die Abweichungen der Drehzahl. Die Bauteile, die durch die Drehzahlschwankungen belastet werden, bekommen also mit steigender Drehzahl eine steigende Belastung. Torsionsdämpfungselemente freilich haben keine Nachteil dadurch, weil die absolute Winkelabweichung immer gleich bleibt und somit im Regelfall die Elemente nur teilbelastet werden. Anders gesagt, man wählt die Elemente in der Dimensionierung so, daß von Anschlag zu Anschlag genügend Spielraum gegeben ist.
Wir sollten die Winkelabweichungen beider Systeme vielleicht noch berechnen - mit und ohne Ausgleichswelle - und das Ergebnis graphisch darstellen und beim Bananentee diskutieren.
kurz vor dem zweiten Weltkrieg wurden in Deutschland drei identische Chemie/Raffineriestandorte aus dem Boden gestampft, die da waren
- UK Wesseling (8 km von hier)
- Gelsenberg Benzin in Gelsenkirchen (spätere VEBA OEL, gehört heute noch wieder jemand anders)
- Leuna Werke (die berühmtesten, weil dort die Tüftler saßen)
Um Treibstoff aus Kohle zu gewinnen, wurde mit dem Hochdrucksyntheseverfahren an allen drei Standorten fieberhaft gearbeitet. Im Ruhrgebiet wurde Steinkohle genommen, in den beiden anderen Orten Braunkohle. Die Ergebnisse waren brauchbar.
Dazu wurden sehr große Hochdruckverdichter (Fabr. Borsig, Berlin) in allen drei Standorten nach gleichem Muster installiert, die das Synthesegas auf ca. 900 bar verdichteten und zu den Reaktoren schickten.
Diese Verdichter waren liegende 180° V-Maschinen mit einer Kurbel und Kreuzköpfen, sodaß die Kolbenstangen mehrere Verdichtungsstufen hintereinander bewegten. Die Zylinder waren also vorne und hinten mit Durchtritt für die Kolbenstange, nur die letzte Stufe, die auf 900 bar (sorry, atü) pumpte, hatte einen geschlossenenn Zylinderkopf.
Die Maschinen hatten 24-polige Läufer im Schwungrad und drehten entsprechend mit etwas Schlupf ca. 2 Umdrehungen pro Sekunde. Sie liefen absolut leise, man hörte eigentlich nur das Ticken der Ventile und sah die Manometeranzeigen. Gerne hab ich mich dort nicht aufgehalten, weil ich großen Respekt vor solchen Drücken habe.
Aber egal: Acht oder neuen Maschinen standen in Reihe nebeneinander und takteten so vor sich hin. In ganz Wesseling durfte keine Gebäude errichtet werden mit einer Eigenschwingfrequenz von 1,8 bis 2,1 Hertz. Eine Straßenlaterne fing mal derbe an zu schaukeln und verlor ihr Glas, ehe sie dann zu Boden stürzte. Ein Hochhaus aus den 60ern hat gelegentlich sehr geschaukelt und die Bewohner damit beglückt.
Das beste daran, ein alter Meister war für den Massenausgleich zuständig. Das wurde nach Gefühl gemacht. Er stellte sich ins Maschinenhaus auf die erste Etage, wo die Dinger installiert waren (früher baute man so ). Dann schaute er sich den Takt der hin- und hergehenden Kulissensteine an - das lag ja alles offen vor einem und mußte auch häufig geölt werden - , schwang sich im Takt mit hin und her und zeigte dann auf eine Maschine "die für zwei Sekunden raus!". Also zum Bakelit-Leistungsschalter und kurz den Saft weg . . . . dann wieder rein und ?
Der Meister schaute wieder und schwang hin und her, schaute auf die Fensterscheiben, schloß die Augen, sagte "Moment mal . . . jaaaaha, so, jetzt den hintersten noch mal ganz kurz weg !"
Und so ging das alle paar Tage, wenn sich die Dinger durch den unterschiedlichen Schlupf in den Asynchronmotoren wieder auseinandergelaufen hatten.
Das war schon cooooool
Ist heute alles abgerissen, da schaukelt nix mehr, aber Anfang der 80er wurde diese Anlage noch benutzt, um Ammonmiak herzustellen.
Zitat Der Meister schaute wieder und schwang hin und her, schaute auf die Fensterscheiben, schloß die Augen, sagte "Moment mal . . . jaaaaha, so, jetzt den hintersten noch mal ganz kurz weg !"
Mit Abitur und Studium wäre der gute Mann zu solchen Leistungen wahrscheinlich gar nicht fähig gewesen. Heute würde der arme Kerl vom leitenden Ing. sicher sofort gefeuer.
Gruß Norbert
------------------------------------------------- Für 2 Räder zu blöd, für 4 zu arm ----------------------------------------------
Zitat von WännäDie Drehzahl spielt schon eine Rolle, denn die Beeinflussung der oszillierenden Massen drückt sich ja prozentual in einer Drehzahländerung aus, d.h., je schneller die Maschine läuft, desto größer werden real die Abweichungen der Drehzahl.
Jaja, schon klar - ich bezog mich mit dem "Resultat" natürlich auf Deinen Faktor 20, und der ist von der Drehzahl unabhängig.
Da die Bestimmung der Trägheit der rotierenden Massen größeren Unsicherheiten unterliegt und außerdem noch ziemlich sensibel von diesen abhängt (-> Radius Quadrat), ist dieses "Resultat" () freilich mit Vorsicht zu genießen. Denn der Faktor 20 könnte real durchaus noch deutlich kleiner ausfallen, womit der "dynamische Vorteil", von dem in der englischen Wiki die Rede ist, so groß ausfallen würde, dass er entweder spürbar wäre oder eine signifikante Erhöhung der Schwungmasse beim Gleich- und Gegenläufer (gegenüber dem 270°-Twin) erfordern täte, um diesen Effekt nicht mehr zu spüren.
Zitat von WikiJust like a 90-degree V-twin (but unlike the 180 & 360-cranks) the 270-crank never has both pistons stationary, and this gives a dynamic benefit.
kein Problem, wenn die W nur mal öfter kaputt gehen würde , dann könnte man ja mal die Schieblehre in die Hand nehmen und die Briefwaage einsetzen. Aber dieses Motorrad erzieht zu notorischer Faulheit. Und jetzt einfach nur öffnen, um mal zu gucken . . . .
Aber ich habe natürlich Diskussionsspielraum gelassen, weil es mir ja nicht um die Wissenschaft geht, sondern einzig und allein darum, gegen Herrn Serpel anzutreten und vielleicht auch mal zu bestehen
Tatsächlich schätze ich das Verhältnis noch größer ein. Die Ausgleichswelle dreht sich noch, das Abtriebszahnrad des Primärtriebs hat auch umlaufende Masse, und der rotierende Anteil der Pleuel ist auch nicht zu vernachlässigen. Aber wir werden es bei der nächsten Havarie nachrechnen. Ich tank schon immer Schnaps, damit ich mal was zu basteln kriege, aber leider Fehlanzeige
Das englische Wiki tut mir leid. Meine Meinung zu den Wikis ist eh nicht ganz einheitlich. Ich sehe aber ein, daß nicht jeder Physik studieren kann und dieses nachvollziehen.
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Beschäftigen wir uns doch nun einmal mit der Verdichtungsarbeit von Gasen.
Die massebezogene Volumenänderungsarbeit ergibt sich zu n / (n-1) x R x T1 x {1 - (p2/p1)^[(n-1)/n]}
n ist dabei der Polytropenkoeffizient, den ich nicht kenne. Er liegt bei handelsüblichen Kolbenverdichtern in der Gegend von 1,2. Wenn man nichts weiß, kann man den Wert nehmen. Allerdings heizen wir während der Verdichtung die Gase auch auf, weil es Restwärme von der Verbennung im Zylinderkopf gibt. Möglicherweise verdichtet der Motor also sogar überisentrop, das kann ich leider nicht sagen.
Ich wähle also den Wert 1,4 für Luft, in der Hoffnung, daß der Benzindampf, der ja zum Absenken des Kappas führt und die Aufheizung durch die heißen Bauteile sich in etwa kompensieren. Somit ist auch klar, warum ich n nehme und nicht kappa => n ist nämlich wesentlich kürzer zu schreiben .
Den Verdichtungsenddruck zu berechnen, ist nicht so ganz einfach, denn wir kennen das effektive Verdichtungsverhältnis nicht. Die Hersteller geben immer das konstruktive Verdichtungsverhältnis an, was aber keinen Aufschluß gibt über die tatsächlichen Verhältnisse. Eine Verdichtung von 10:1 ist z.B. in einem Benzinmotor niemals realisierbar. Das ganze würde nur noch heftigst klopfen.
Dennoch wird mit diesen Werten immer gehandelt, weil sie einfach und überschaubar einen Aufschluß über die Größe des Brennraums geben. Gelegentlich rechnet mal einer nach und kommt dann auch auf solche Verdichtungsendtemperaturen von 900 °C für einen Diesel => was vollkommender Käse ist. Aber egal . . . .
Wir brauchen also den exakten Kurbelwinkel, bei dem das Einlaßventil schließt und dann die Kurbeltriebgeometrie, damit wir mit der Formel, die uns schon so lieb geworden ist , die tatsächliche (effektive) Verdichtung errechnen können.
Das ist mir jetzt zu lang. Ich nehm jetzt den Wert 10 bar (überdruck) als Enddruck und berufe mich auf irgendeine Kompressionsprüfung, bei der das mal rausgekommen sein könnte. Widersprüche mit besseren Zahlen ausdrücklich erwünscht
So können wir leicht den Wert in der geschweiften Klammer ausrechnen. Das Druckverhältnis 10:1 wird potenziert mit 0,286 (für den Gasmann ein ungewohnt hoher Wert, wir kommen immer auf ca. 0,25 und nehmen beim Taschenrechner häufig einfach nur zweimal die Wurzeltaste)
Ich erhalte 1,93
Für T1 wähle ich 300 K (gebe zu, aus Faulheit)
R liegt mit 8314 sowas von fest, daß man nicht dran rütteln kann
und n / (n-1) hatten wir ja schon als Kehrwert, ergibt also 3,5. (gut zu sehen, wie durch höheres Kappa die Verdichtungsarbeit ansteigt, je matschiger das Gemisch, desto weniger Power nötig , z.B. beim Antreten, aber wer tut das heute noch ? )
Zusammen ergibt es also 16,85 J/g
Fehlt nur noch die Masse Luft. Die muß ich leider wieder schätzen, dann einfach den halben Hubraum der W zu nehmen ist ja aus oben genannten Gründen falsch. Faulheit siegt, ich nehme 0,25 Liter und sage einfach, es seien 0,3 Gramm Luft zu verdichten. Wir schauen also auf ca. 5 Joule Verdichtungsarbeit, die sich - wenn man mal so die anderen Werte bei den verschiedenen Drehzahlen im Kopf kreisen läßt - schon recht beachtlich ausnehmen.
Die umlaufende Kurbelwelle bzw. der gesamte Trieb muß also im Leerlauf (oder eher gesagt, sollte) über genügend Rotationsenergie verfügen, um das schlagartige Öffnen des Gasschieber zu verkraften. Selbst wenn kein Möchtegern-Agostini am Griff dreht, baut sich bei niedrigen Drehzahlen schon durch partielles Öffnen fast der gesamte Atmospärendruck auf => Gleichdruckvergaser läßt grüßen.
Bei der SR 500 kann es einem gar leicht passieren, wenn man erst die Kupplung kommen läßt und dann - so wie ich - die Gashand bewegt. Der Druckaufbau beim Verdichten bringt dann den Motor endgültig zum Absterben.
Unser vorheriges Rechenbeispiel bezog sich auf die - ungewollt - gewählte Drehzahl von Leerlaufnähe. Es paßt vielleicht ganz gut, einmal diese Zahlen ins Verhältnis zu setzen. Man sieht, daß bei Leerlaufdrehzahl schon rein verdichtungsmäßig mit dem Vollgas laufenden Motor nicht gut Kirschen essen ist. Den Verbrennungstakt mal ganz außen vor gelassen.
Logisch auch, daß ein Diesel, der auch ohne Belastung immer die volle Verdichtungsarbeit hat, ein gehöriges Maß an Schwungmasse braucht, um bei solchen Drehzahlen ruhig laufen zu können. Fälschlicherweise wird oft angenommen, der Diesel stampfe und rappele so wild, weil der "so schwere Kolben" hat. Tatsächlich ist aber das Masseverhältnis der oszillierenden zu rotierenden Bauteilen noch extremer, als beim Benziner.
Der durch Gaskräfte verursachte Ungleichförmigkeitsgrad ist es, der alles kaputt macht.
°°°°°
Deine Triumph ist vermutlich von Könnern abgestimmt worden, was die Gasannahme bei Mikrolast anbetrifft. Ich fahre gerne mal damit und bilde mir selbst ein Urteil
So, das war eigentlich schon ein thermodynamischer Fred. Wir können das ja auf anderen Rängen nochmal vertiefen . In der Thematik "Verdichtungsverhältnis" allein liegt schon soviel emotionaler Zündstoff, daß das schon zum Eingreifen von Administratoren geführt hat .
Als nächstes will ich aber mal einen Gleitlagerfred lostreten, bei dem der Schmierkeil und die Sommerfeld-Drehzahl ausgiebigst - und vor allem streng wissenschaftlich - beleuchtet wird. Ich schrieb vor ein paar Monaten mal etwas über einen Versuchsmotor, der als 180°-V nur zwei halbe Pleuellager hat, die sich exakt gegenüber stehen. Leider kann ich keine Zeichnung beibringen, zweifele inzwischen aber an der möglichen Umsetzung, weil ich eben genau diesen Schmierkeilaufbau gefährdet sehe.
Ich hoffe, daß ich auf Dich, Serpel, zählen kann, diese Dinge mal mit der notwendigen, wissenschaftlichen Klarheit zu erfassen.
(Denn dann wäre mein Zaubermotor schon fast fertig )
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). Dabei trennen wie die Wellen auf in inneren Teil, der kleiner ist und äußeren, der größer ist.
. Die Zahnräder scheinen in etwa auf dem Durchmesser des Hubes zu kämmen. Die Kurbelwangen sind größer, aber nicht viel. Ich denk mal, wenn ich Massen der Wangen nehme und als Ersatzradius den Kurbelradius nehme, mache ich keinen allzu großen Fehler.
, das ist gerade mal Standgas 
. Das Problem ist, daß ich die mittlere Kolbengeschwindigkeit beim Ritt durch die geschlossene Ortschaft genommen habe, was selbstverständlich falsch ist . . )
. . . . und schon gar nicht ums Vertuschen 
). Dann schaute er sich den Takt der hin- und hergehenden Kulissensteine an - das lag ja alles offen vor einem und mußte auch häufig geölt werden - , schwang sich im Takt mit hin und her und zeigte dann auf eine Maschine "die für zwei Sekunden raus!". Also zum Bakelit-Leistungsschalter und kurz den Saft weg . . . . dann wieder rein und ? 
, dann könnte man ja mal die Schieblehre in die Hand nehmen und die Briefwaage einsetzen. Aber dieses Motorrad erzieht zu notorischer Faulheit. Und jetzt einfach nur öffnen, um mal zu gucken . . . . 
.
, die tatsächliche (effektive) Verdichtung errechnen können.
. In der Thematik "Verdichtungsverhältnis" allein liegt schon soviel emotionaler Zündstoff, daß das schon zum Eingreifen von Administratoren geführt hat 