Beispiele und Berechnungen zum Wirkungsgrad

Auf dieser Seite findet man ein paar Beispiele für den Wirkungsgrad, zudem wird der Gesamtwirkungsgrad eines Gerad-Stirnradgetriebes und von meiner Gartenbahn-Lok berechnet.

 

Es ist zu beachten, dass die hier angegebenen Wirkungsgrade

  • Richtwerte sind
  • und meist nur bei einer gewissen Drehzahl und Belastung gelten.

Einführung

Der dimensionslose Wirkungsgrad ist das Verhältnis von nutzbarer Energie zu zugeführter Energie bzw. das Verhältnis von Nutzleistung zu zugeführter Leistung und ist daher immer kleiner als 1 bzw. 100 %.

Beispiele für Maschinenelemente

Beispiele für Maschinenelemente Wirkungsgrad in %

Kette; abhängig von Schmierung, Verschmutzung,

Belastung, Geschwindigkeit, Kettenspannung, ...

bis 98.5
Lagerung 1 Welle mit 2 Wälzlagern ~ 99
Lagerung 1 Welle mit 2 Gleitlagern ~ 97
Dichtung einer Welle (mit Schmierung) ~ 98
Gerad-Stirnradgetriebe bis 99
Schräg-Stirnradgetriebe bis 98
Schneckengetriebe 20 - 97

Weitere Beispiele

Allgemeine Beispiele Wirkungsgrad in %
Klassische Glühlampe 4
Dampflokomotive 8 - 10
Elektrolokomotive - Motor ~ 95
Gleichstrommotor ca. 1 kW 70 - 80
Gerad-Stirnradgetriebe mit Wälzlager und Dichtung ~ 93 *
Mensch 20 - 25
Wasserkraftwerk 80 - 90
Wärmekraftwerk 25 - 50
Groß-Transformator > 99
Drehstrommotor 90 - 98
Ottomotor 35
Dieselmotor 40
Großer Schiffsdiesel bis 50

Quelle: Wikipedia

* wird weiter unten berechnet.

Berechnungsbeispiele

Gerad-Stirnradgetriebe

Für ein typisches einstufiges Gerad-Stirnradgetriebe, bestehend aus zwei Wellen mit Wälzlagerung und Dichtung, ergibt sich ein Gesamtwirkungsgrad von:

 

ηGesamt = ηGetriebe⋅ηLager2⋅ηDichtung2 = 0.99⋅0.992⋅0.982 = 0.93 = 93 %

 

Wirkungsgrad meiner Gartenbahn-Lok der BR 1144 (Spurweite 5 Zoll)

Der Antrieb meiner Gartenbahn-Lokomotive besteht aus zwei zweistufigen Kettengetrieben - beide Drehgestelle besitzen je einen Motor (750 W) mit Kettenantrieb. Die Berechnung erfolgt für ein Drehgestell:

  • 1 Antriebswelle (Motor)
  • 1 Zwischenwelle
  • 2 Achsen

 

ηGesamt = ηKette2⋅ηLager4⋅ηDichtung4 = 0.982⋅0.994⋅0.984 = 0.85

 

 

Der Wirkungsgrad des Antriebstrangs beträgt 85 %. Die Leistung, die auf die Antriebsräder übertragen werden kann, berechnet sich wie folgt:

 

LeistungRäder = PMotor⋅2⋅WirkungsgradAntriebstrang = 750⋅2⋅0.85 = 1275 W

 

Die Leistung, die der Motor aus dem Akku aufnimmt, beträgt:

 

P = LeistungRäder⋅WirkungsgradMotor = 750⋅2 / 0.75 = 2000 W

 

Der gesamte Wirkungsgrad errechnet sich zu:

 

Gesamtwirkungsgrad = LeistungRäder / P = 1275 / 2000 = 0.6375

 

Der Gesamtwirkungsgrad beträgt somit 63.75 %.

Zuletzt geändert am 27.04.2019.