Beispiele & 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 %.

Zahlenwerte für wichtige 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 (nur Getriebe) bis 99
Gerad-Stirnradgetriebe mit Wälzlager und Dichtung ~ 93 *
Schräg-Stirnradgetriebe bis 98
Schneckengetriebe 20 - 97

Quelle: Roloff/Matek, Maschinenelementeo

* dieser Wert wird weiter unten berechnet.

Weitere Beispiele

 Allgemeine Beispiele Wirkungsgrad in %
 Klassische Glühlampe 4
 Dampflokomotive 8 - 10
 Elektrolokomotive - Motor ~ 95
 Gleichstrommotor ca. 1 kW 70 - 80
 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

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 16.09.2020.