Was mittlere Kolbengeschwindigkeit ist
Bei jeder Kurbelwellenumdrehung legt der Kolben einen Hub nach unten und einen Hub nach oben zurück. Die mittlere Kolbengeschwindigkeit ist dieser Weg geteilt durch die Zeit dafür, gemittelt über die ganze Umdrehung. Der Kolben steht oben und unten kurz still und ist dazwischen am schnellsten, seine Spitzengeschwindigkeit liegt also über dem Mittelwert. Motorenbauer vergleichen mit dem Mittelwert Motoren mit unterschiedlichem Hub und unterschiedlicher Drehzahlgrenze auf einer Skala.
Was die Eingaben bedeuten
- Hub: wie weit sich der Kolben vom oberen Totpunkt (OT) zum unteren Totpunkt (UT) bewegt. Er ergibt sich aus der Kröpfung der Kurbelwelle, und Motordatenblätter geben ihn in Millimetern oder Zoll an.
- Drehzahl: Umdrehungen der Kurbelwelle pro Minute.
Die Formel
mittlere Kolbengeschwindigkeit (ft/min) = 2 × Hub (in) × U/min ÷ 12 = Hub (in) × U/min ÷ 6mittlere Kolbengeschwindigkeit (m/s) = 2 × Hub (mm) × U/min ÷ 60.000Die 2 steht für einen Hub runter plus einen Hub hoch. Durch 12 teilen macht aus Zoll Fuß, durch 1.000 und durch 60 teilen macht aus Millimetern pro Minute Meter pro Sekunde.
Rechenbeispiel
Ein Hub von 88,4 mm (3,48 Zoll) bei 6.500 U/min:
2 × 88,392 × 6.500 ÷ 60.000 = 19,15 m/s. In US-Einheiten: 3,48 × 6.500 ÷ 6 = 3.770 ft/min.
Dieselbe Kurbelwelle bei 7.000 U/min ergibt 4.060 ft/min. Die Kolbengeschwindigkeit steigt linear mit der Drehzahl, 10 % mehr Drehzahl heißt also 10 % mehr Kolbengeschwindigkeit. Ein längerer Hub bewirkt bei fester Drehzahl dasselbe.
Warum das wichtig ist
Die Belastung von Pleueln und Kolben wächst mit der Geschwindigkeit und damit, wie hart der Kolben an beiden Enden des Hubs die Richtung wechselt. Deshalb drehen Kurzhuber meist höher als Langhuber ähnlicher Größe. Diese Seite liefert nur die Geschwindigkeit. Ob ein bestimmter Motor eine bestimmte Drehzahl verträgt, hängt von seinen Teilen, deren Gewicht und dem Aufbau ab, also frag den Motorenbauer oder den Teilehersteller.
Fragen
Wie berechnet man die Kolbengeschwindigkeit?
Rechne 2 × Hub in mm × Drehzahl ÷ 60.000, dann hast du Meter pro Sekunde. Ein Hub von 88,4 mm (3,48 Zoll) bei 6.500 U/min ergibt 19,15 m/s, das sind 3.770 ft/min.
Wie rechne ich Kolbengeschwindigkeit von ft/min in m/s um?
ft/min mit 0,3048 multiplizieren und durch 60 teilen, das ist dasselbe wie mal 0,00508. 3.770 ft/min sind also 19,15 m/s.
Wie hoch ist die Kolbengeschwindigkeit bei 86 mm Hub und 7.000 U/min?
2 × 86 × 7.000 ÷ 60.000 = 20,07 m/s, das sind 3.950 ft/min.
Ist die mittlere Kolbengeschwindigkeit dasselbe wie die maximale?
Nein. Der Kolben steht an jedem Ende des Hubs still und ist nahe der Mitte am schnellsten, seine Spitzengeschwindigkeit liegt also deutlich über dem Mittelwert. Dieser Rechner liefert den Mittelwert, die Zahl, die üblicherweise angegeben wird.