Schwungrad

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Das Schwungrad (auch Masse genannt) ist ein Maschinenteil. Er wird unter anderem als Kraftspeicher für kinetische Energien (Rotationsenergie und Massenträgheit) verwendet, indem seine Rotationsbewegung (Rotation) mit so wenig Reibungsverlusten wie möglich aufbereitet wird. Beim Kurbeltrieb wird die Masse des Schwungrades verwendet, um Vibrationen zu kompensieren und den obersten und tiefsten Drehzahlpunkt ruckelfrei zu überbrücken.

Schwungscheiben werden auch zur Stabilität von Satellit oder Flugzeug (Kreiselkompass) und in Spielzeugkreiseln verwendet. Das eine Schwungrad enthält die Drehenergie Wk {\displaystyle W_{k}}: mit seinem Massenträgheitsmoment J{\displaystyle J} bei Drehgeschwindigkeit ?{\displaystyle \omega }. Die Trägheitsmomente werden durch die Konstruktion des Schwungrads bestimmt: Die Schwungmasse ist umso höher, je grösser der Raddurchmesser und je mehr Masse das Schwungrad ausgelegt ist.

Nähere Informationen dazu unter Schwungradlagerung. Sie haben nur jede zweite halbe Drehung einen Arbeitszyklus, der die Kraft über die Motorwelle zum Ausgang abführt. Bei den übrigen drei Zyklen brauchen sie zur Aufrechterhaltung der Rotation und Verdichtung der Brennluft viel Zeit. Im Schwungrad wird die Arbeitsenergie vorübergehend gespeichert und kontinuierlich wieder abgelassen.

Die einfachsten kleinen Spielzeugfahrzeuge benötigen keinen Federmechanismus und verfahren typischerweise 3 Meter allein mit dem Schwungrad. Die Schwungscheibe ist aus 1 bis 3 gelochten Kreisscheiben mit einem Durchmesser von 2 bis 4 cm aus 1 bis 2 Millimeter dickem Stahlblech gefertigt und auf eine in Blech oder Kunststoff gelagerte Achse gepresst.

Ein weiteres Einsatzgebiet sind Schwungradspeicherkraftwerke in Modulbauweise zur Kompensation bei plötzlich auftretendem Zusatzbedarf in Stromversorgungsnetzen. Zum Speichern wird ein Schwungrad von einem Elektromotor betrieben und die Leistung in Drehenergie für die Leistungsabgabe im Minutenbereich gespeichert. Das ASDEX Upgrade Fusionsexperiment nutzt einen 400-Tonnen-Schwungradgenerator, der einige Tage braucht, um von 800 auf 3000 U/min zu beschleunigen, und ruft dann die gespeicherten Energien innerhalb von Bruchteilen einer Sekunde zurück, um das Plasma aufzuheizen.

Rotationsschwungräder erlauben keine Winkeländerungen ihrer Mittellinie. Diese dienen zur Stabilität, z.B. in Gyrokompassen für Schiff und Satellit. Im Jahr 2004 wurde auf der nordischen Isola Utsira ein eigenständiges Stromversorgungsnetz mit einem Schwungrad-Akku (5 kWh) zum Ausgleich kurzfristiger Leistungsschwankungen erbaut. Für die Netzfrequenzstabilisierung, d.h. die Speicherung der Energie für die Dauer einer Periode in der Grössenordnung einer Stufe von 1/50 Sekunden, haben die Trägheitsmassen aller in der Netzstromerzeugung (synchron) arbeitenden Anlagen und Aggregate eine große Rolle.

Ähnlich ist die Trägheitsmasse von E-Motoren zur Beruhigung der Abtriebsleistung. Mit Hilfe von Schwungrädern in großen Stationärmaschinen können vor Ort nur Mengen an Energie mechanisiert werden, die beim Pressen, Schmieden, Stanzen, Walzen und Schneiden in einer Halbsekunde verbraucht werden, um dann in einigen wenigen Augenblicken von einem Elektromotor wieder abgegeben zu werden.

Aufgrund ihrer Trägheit reduzieren Schwungscheiben Rotationsunregelmäßigkeiten, indem sie beim Beschleunigen Kraft absorbieren und beim Abbremsen wieder abführen. Der Schwingungstilger setzt sich aus einem Schwinggewicht und einem Dämpfungselement (z.B. öl oder Gummi) zusammen, das die Schwingungsdämpfungskräfte zwischen dem Schwinggewicht und dem zu bedämpfenden Teil aufträgt. Das Schwingteil "stützt" sich über ein Dämpfungselement auf die leichtgängigere Masse des Schwungrades.

Für die Vibrationsdämpfung (eigentlich: Amplitudenreduzierung) wurde am Triebwerk der BMW R 69 S ab Modelljahr 1960 erstmalig ein Schwungrad verwendet, um die bisher durch Vibrationen im hoch belasteten Triebwerk verursachten Wellenbrüche zu vermeiden. Ein kleines Schwungrad auf der gegenüber liegenden Kupplungsseite im vorderen Bereich des Motors verminderte die Drehunregelmäßigkeit der Vibrations-Kurbelwellen-Schwungrad-Kupplung.

Ein ähnliches Sondermodell des Schwungrads im Personenkraftwagen ist das so genannte Zweimassenschwungrad. Das Schwungrad. Die Verwendung einer primären und einer sekundären Schwungmasse mit einem elastischen Teil dazwischen verringert die übertragung von Motorvibrationen auf den Rest des Antriebsstrangs (z.B. Getrieberasseln) erheblich. Primäre und sekundäre Schwungräder werden durch ein exakt aufeinander abgestimmte Feder-Dämpfer-System abgetrennt. Auf der Getriebeseite ist die Masse des Schwungrads (sekundäre Schwungmasse) größer als die des Motors (primäre Schwungmasse).

In der Antike wurde die Trägheit der Masse bereits in Gestalt von rotierenden Gewichten ausgenutzt. 1] Auch für die Töpferscheibe wurden einfachere Schwungscheiben eingesetzt, um eine permanente, ununterbrochene und gleichmäßige Rotation zu gewährleiste. Mit Schwungrädern wurde das nicht konstante Drehmoment in Dampfmotoren und den ersten Brennkraftmaschinen kompensiert. Im Sägewerk könnten Schwungscheiben die anfänglich benötigten großen Mengen an Strom liefern oder die diskontinuierliche Energieausbeute der Welle in einem Wellkraftwerk dämpfen.

Schwungscheiben fungieren dabei als Stromspeicher und werden wie Umrichter in einem elektro-mechanischen Verfahren verwendet. Über einen Motor-Generator wandelt das Laufrad die gewonnene Elektroenergie in seine Rotationsbewegung um oder gibt sie wieder ab. Das Schwungrad kam von der Firma Oerlikon und bot die Option einer regenerativen Bremse. Bereits in den 1990er Jahren wurden in München und Bremen Omnibusse mit Schwungradspeicher verwendet.

5 ] Diese Omnibusse beziehen ihre Antriebsenergie für den elektrischen Antrieb ausschliesslich aus einem Schwungrad (Speicherkapazität 9,15 kWh). Danach mussten sie bei jedem Stopp an das Netz ankoppeln, um das Schwungrad wieder nachzuladen. Die heutigen Schwungscheiben funktionieren mit magnetischen Lagern und nahezu reibungslos in Unterdruckgehäusen. Erprobung der innovativen Schwungradspeicher-Technologie. Zurückgeholt am 3. Mai 2012. DYNASTORE Schwungrad-Akku.

Abberufen am 22. März 2012. Gimbutas, Shan M. M. M. Winn, Daniel M. Shimabuku, Sándor Bökönyi: Achilleion: un établissement néolithique en Thessalie, Grèce, 6400-5600 avant J.-C. Los Angeles, Institute of Archaeology, Université de Californie 1989, S. 256 (Phasen IIa-IVa). Mit der Schwungradtechnik zu mehr Leistung.

Videoclip in der Zürcher Zeitung für die Medien (ab 15:30 Min.), abrufbar am Montag, 08.05.2012 (offline).