Schwungmasse fuer Leistungsprüfstand berechnen

Crispy · Anmeldungsdatum: 12.04.2013 Beiträge: 1

Meine Frage:
Hallo,

Vorgeschichte:
Ich möchte gerne einen Leistungsprüfstand für 23ccm 2-Takt Motoren bauen. Die Motoren haben eine maxmimale Leistung zwischen 3 und 7ps. Drehzahlbereich von ca 5000-21000 U/min.

Aufbau des Prüfstandes: Der Motor treibt und eine Kupplung und eine getriebeübersetzung (23/40 Zähne) eine Welle an, auf welcher eine Schwungmasse Montiert wird.
Die Leistungsmessung erfolgt durch kontinuierliches Messen der Drehzahl während der Zeit in der der Motor die Schwungmasse beschleinigt. Das auswerten dieser Daten stellt kein größeres Problem fuer mich dar.
Die Beschleunigungsphase sollte etwa 5-15 Sekunden dauern bis die maximale Drehzahl von ca 20000 U/min erreicht ist, um ausreichend genaue Daten zu bekommen. Absolute Leistungsangaben sind nicht besonders wichtig, sonder eher der vergleich mehrerer Motoren.

Mein Eigentliches Problem:
Welche Masseträgheit J muss die Schwungmasse besitzten um etwa auf die 5-15 Sekunden Beschleunigungszeit zu kommen.

Meine Ideen:
Meine erste vorstellung (reine Annahme) war, das ein Zylinder mit 10cm Durchmesser und 10cm Länge (Baustahl) mit einer Trägheit von 0,12 kg*cm^2 ausreichen könnte. Allerdings möchte ich das eben Berechnen bevor ist etwas baue.

Energie der Rotationsbewegung:
E = Energie
J= Trägheit
w= Winkelgeschwindigkeit (w= v/r (Umfangsgeschwindigkeit durch den Radius))
E=J* (w^2/2)

Das ist das was ich mir bis jetzt ergoogelt hab. Leider bin ich nicht wirklich ein Physiker und Mathematiker und komme daher nicht weiter.
Ich würde micht sehr freuen wenn mir jemand weiterhelfen könnte.

VIELEN DANK.

erkü · Anmeldungsdatum: 23.03.2008 Beiträge: 1414

Crispy128 · Anmeldungsdatum: 12.04.2013 Beiträge: 3

Vielen Dank fuer deine Antwort.

Leider ist es so, dass die Schwungmasse das teuerste an dem ganzen Projekt ist und ich daher nicht blind irgend etwas anfertigen lassen möchte. Die Richtung sollte schon ungefähr stimmen. Zudem ist es das einzige Teil das ich nicht selbst herstellen kann, da keine genügend große Drehbank verhanden ist.

In diesem Video sieht man einen kleinen Prüfstand fuer Nitro Motoren, welche eine maximale leistung von etwa 2-4,5ps bei ca 30000U/min haben. Die Motoren die ich testen möchte haben wie schon gesagt ein bischen mehr Leistung, aber nicht mehr als 7ps bei etwa 18000U/min.

Könnte man nicht, um überhaupt mal einen Anhaltspunkt zu bekommen, das Drehmoment als konstant betrachten? Davon ausgegangen der Motor hätte bei 20000U/min 6PS, entspricht das einem Drehmoment von 2,86Nm, richtig?
Nehmen wir davon einfach mal die hälfte, also 1,4Nm, als konstantes Drehmoment an welches von 6000 bis 20000U/min anliegt, was integriert nicht ganz unrealistisch ist.
Wie groß müsste dann die Trägheit der Schwungmasse sein um auf 10 Sekunden Beschleunigungszeit zu kommen? Ich glaube das wäre schonmal ein ganz guter Anhaltspunkt. Aber leider kann ich das nicht selbst berechnen grübelnd

Vielen Dank
Grüße
Crispy

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Crispy128 · Anmeldungsdatum: 12.04.2013 Beiträge: 3

P= 1/9551 * M * n
Umgestellt nach M:
M=P*9551/n

M = 6ps*9551 / 20000

und im gleichen Moment in dem ich es schreibe, dämmert mir... ich habe ps statt KW eingesetzt ... Hammer

Du hast natürlich recht.

erkü · Anmeldungsdatum: 23.03.2008 Beiträge: 1414

Hi !

Nun soll das MTM J so bestimmt werden, dass für eine vorgegebene Drehzahländerung

eine Zeitspanne

erreicht wird.

In diesem Zusammenhang wird davon ausgegangen, dass das durch Motor, Kupplung und Getriebe gegebene, aber nicht bekannte MTM J so klein ist, dass für das Hochlaufen des Motors wesentlich weniger Zeit als 10 s gebraucht wird.
Durch Anbringung eines zusätzlichen und bekannten MTM wird die Hochlaufzeit gedehnt und damit der Einfluß der unbekannten MTM minimiert. Wenn gilt

kann in obiger Formel in guter Näherung für J das

eingesetzt werden und so eine Motorkennlinie aufgenommen bzw. das Drehmoment M in Abhängigkeit von der Drehzahl n bestimmt werden und somit auch letztendlich die Motorleistung.

Zur Berechnung des zusätzlichen MTM's würde ich von einem maximal anzunehmenden Drehmoment ausgehen. Bei der Berechnung sind die mit dem Getriebe verbundenen Wandlungen auf das Drehmoment und auf das MTM zu berücksichtigen.

Crispy128 · Anmeldungsdatum: 12.04.2013 Beiträge: 3

Vielen Dank fuer deine Bemühungen.

Leider habe ich nicht wirklich viel verstanden von dem was Du geschrieben hast.

Ich bin die Sache jetzt doch experimentel angeganen, aber als Excel Sheet. Ich habe eine Bekannte Drehmoment Kennlinie eines solchen Motors genommen und dann so lange mit der Trägheit und deren Übersetzung rumgespielt bis meine (mittlerweile 3,5sekunden) erreicht sind.
Ich habe quasi das sheet mit dem ich auch die Messdaten (also die Beschleunigungs deltas) auswerten kann, von hinten mit Daten gefüttert.

Danke

Grüße
Crispy