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, Maschinenelemente O

* 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 27.03.2020.