Antriebswelle
Eine Gelenkwelle, Antriebswelle, Antriebswelle, Propellerwelle oder Kardanwelle ist ein Teil einer Maschine, der die Kraft vom Motor oder der Maschine an einen Ort bringt, an dem nützliche Arbeit geleistet werden kann.
Die meisten Motoren oder Motoren erzeugen Leistung als Drehmoment, indem sie etwas in Rotation versetzen. Dies kann von einem Verbrennungsmotor (wie in einem Auto), von Wasser, das ein Wasserrad antreibt, oder von Gas oder Wasser, das durch eine Turbine strömt, kommen. Diese rotierende Kraft wird als Drehmoment bezeichnet. Die Last, die gedreht wird, erzeugt Torsions- und Scherspannungen. Antriebswellen müssen stark genug sein, um diese Belastung aufzunehmen. Eine leichte Antriebswelle bewegt die Kraft effizienter zur Last, daher muss ein Gleichgewicht zwischen Festigkeit und Gewicht bestehen.
Kardanantriebswelle mit Kardangelenken
Freiliegende Antriebswelle an einem klassischen BMW-Motorrad
Kraftfahrzeuge
Die meisten Automobile verwenden heute Antriebswellen, um die Kraft vom Motor zu den Rädern zu übertragen. Die meisten heute hergestellten Autos haben Frontantrieb (die Vorderräder haben die Kraft, das Auto zu bewegen). In diesem Fall befinden sich die Antriebswellen zwischen dem Transaxle und den einzelnen Vorderrädern.
Bei Autos mit Hinterradantrieb gibt es Antriebswellen zwischen dem Differential und jedem Hinterrad. Es gibt auch eine Antriebswelle, die sich über die gesamte Länge des Autos erstreckt, vom Getriebe vorne bis zum Differential hinten - im britischen Englisch wird dies nicht als Antriebswelle, sondern als Propellerwelle oder Kardanwelle bezeichnet, und die Antriebswellen können als Halbwellen bezeichnet werden (da es zwei gibt, die eine Achse bilden).
Es gibt verschiedene Arten von Antriebswellen, die in Automobilen verwendet werden:
- 1 Stück Antriebswelle
- 2 Stück Antriebswelle
- Schlupf in Rohrantriebswelle
Die Slip-in-Tube-Antriebswelle ist der neue Typ, der bei einem Aufprall die Energie absorbiert und die Personen im Auto oder Lastwagen schützt. Sie ist auch als einklappbare Antriebswelle bekannt.
Eine Lkw-Doppelgelenkwelle
Antriebswellen für Motorräder
Antriebswellen werden bei Motorrädern schon fast so lange verwendet, wie es Motorräder gibt. Viele Motorräder verwenden stattdessen einen einfacheren Ketten- oder Riemenantrieb, aber die Antriebswellen benötigen weniger Pflege und haben eine lange Lebensdauer. Ein Problem bei der Verwendung von Antriebswellen an einem Motorrad besteht darin, dass ein Getriebe erforderlich ist, um die Kraft um 90° von der Welle zum Hinterrad zu drehen und dabei etwas Kraft zu verlieren.
A 1913 FN (Fabrique Nationale), Belgien, vier Zylinder und Wellenantrieb
Traktoren
Landwirtschaftliche Traktoren verwenden eine Art Antriebswelle, die als Zapfwelle oder PTO-Welle bezeichnet wird. Dabei handelt es sich um eine Welle, die hinten aus dem Traktor herausgeführt wird. Sie kann an alle landwirtschaftlichen Geräte angeschlossen werden, die Leistung vom Traktormotor benötigen, wie z. B. eine Heupresse oder einen Maishäcksler. Auf diese Weise kann der Traktor für viele verschiedene Zwecke eingesetzt werden, und die landwirtschaftlichen Geräte benötigen keinen eigenen Motor, was Geld spart.
Alter John Deere Traktor mit Zapfwelle unter einer Schutzkappe
Antriebswellen in Fahrrädern
Die Antriebswelle kann auch in einem Fahrrad anstelle des Kettenantriebs verwendet werden. Sie werden seit dem letzten Jahrhundert verwendet, obwohl sie nie sehr populär wurden. Bei der Verwendung in einem Fahrrad hat eine Antriebswelle mehrere Vor- und Nachteile:
Vorteile
- Das Antriebssystem wird seltener blockiert oder gebrochen, ein häufiges Problem bei Fahrrädern mit Kettenantrieb
- Kein Schmierfett auf dem Fahrer und kein "Kettenbiss" zum Greifen der Kleidung
- Weniger Sorgfalt als bei einem Kettensystem ist erforderlich, wenn die Antriebswelle in einem Rohr eingeschlossen ist, die übliche Konvention
- Konsistentere Leistung. Dynamic Bicycles behauptet, dass ein Fahrrad mit Antriebswelle eine konstante Effizienz von 94 % bietet, während ein Fahrrad mit Kettenantrieb je nach Zustand eine Effizienz von 75-97 % erreichen kann.
- Mehr Raum über dem Boden (Bodenfreiheit) zum Überfahren von Unebenheiten oder Dingen im Weg
- Bei Fahrradvermietungen ist es weniger wahrscheinlich, dass ein Fahrrad mit Antriebswelle gestohlen wird, da es offensichtlich anders aussieht. Diese Art von Fahrrädern wird in mehreren europäischen Großstädten verwendet, in denen es große städtische Fahrradverleih- oder -teilungsprojekte gegeben hat.
Nachteile
- Ein Antriebswellensystem wiegt mehr als ein Kettensystem, normalerweise 1-2 Pfund schwerer
- In ihrem besten Zustand liefert eine Kette mehr Effizienz
- Das Abdecken der Kette und der Zahnräder mit einer Metall- oder Kunststoffabdeckung löst einige Probleme mit Ketten
- Die Verwendung von leichten Getrieben mit einer hohen Anzahl von Übersetzungen ist unmöglich, obwohl Nabenschaltungen verwendet werden können
- Das Rad abzunehmen, kann schwierig sein
Ein Fahrrad mit Wellenantrieb.
Fragen und Antworten
F: Was ist eine Antriebswelle?
A: Eine Antriebswelle ist ein Teil einer Maschine, der die Kraft von einem Motor oder einer Maschine dorthin überträgt, wo nützliche Arbeit verrichtet werden kann.
F: Wie wird die Kraft in Motoren erzeugt?
A: Kraft in Motoren wird als Drehmoment erzeugt, indem etwas in Drehung versetzt wird.
F: Was sind einige Beispiele für Quellen rotierender Energie?
A: Beispiele für rotierende Kraftquellen sind ein Verbrennungsmotor (in einem Auto), Wasser, das ein Wasserrad antreibt, und Gas oder Wasser, das durch eine Turbine fließt.
Q: Was sind Torsions- und Scherspannungen?
A: Torsions- und Scherspannungen sind Spannungsarten, die entstehen, wenn die von der Antriebswelle gedrehte Last einen Widerstand gegen die Rotation erzeugt.
F: Warum müssen Antriebswellen stark sein?
A: Antriebswellen müssen stark genug sein, um das Drehmoment, die Torsion und die Scherspannung, die durch die Last entstehen, aufzunehmen.
F: Welches Gleichgewicht muss bei der Konstruktion von Antriebswellen erreicht werden?
A: Bei der Konstruktion von Antriebswellen muss ein Gleichgewicht zwischen Stärke und Gewicht gefunden werden, damit die Antriebswelle stark, aber nicht zu schwer ist.
F: Wie wirkt sich eine leichte Antriebswelle auf die Effizienz der Kraftübertragung aus?
A: Eine leichte Antriebswelle überträgt die Kraft effizienter auf die Last, da sie weniger Masse zum Beschleunigen und Abbremsen hat, wodurch weniger Energie verschwendet wird.
