hallo zusammen,
kann mir jemand die prinzipielle funktionsweise einer kupplung erklären?
vielen dank
markus
Hi Markus,
im weitesten Sinne funktioniert eine Autokupplung ähnlich wie eine Autobremse, nämlich mit Gleitreibung und Haftreibung, wobei man sich vorstellen sollte, dass der Reibungsbeiwert bei Gleitreibung nicht größer als 1 wird, bei Haftreibung aber Werte bis unendlich annehmen kann.
Bis hierher soweit klar?
Der Motor läuft im Leerlauf. Vor dem Anfahren tritt man die Kupplung (man kuppelt aus) und legt den Gang ein. Es herrscht keine Reibung (verglichen mit Bremse: es wird nicht gebremst). Lässt man nun die Kupplung langsam kommen, entsteht zwischen den an der Kraftübertragung beteigten Scheiben (eine mit Stahloberfläche, eine mit Bremsbelagmaterial-Oberfläche) eine Reibung, die umso größer ist, je mehr man die Kupplung kommen lässt. Die von dem Motor angetriebene Scheibe überträgt jetzt mit Hilfe der Reibung auf der Kupplungsscheibe, die mit dem Getriebe verbunden ist, ein mehr oder weniger starkes Drehmoment auf das Getriebe. Beim Bremsvorgang entsteht ja auch Reibung zwischen den festen Bremsklötzen und der sich drehenden Bremsscheibe. Lässt man nun die Kupplung GANZ kommen, ist die Reibkraft (die Anpresskraft) zwischen den beteiligten Scheiben (siehe oben) so groß, dass keine Relativbewegung mehr stattfindet (Haftreibung). Beide Scheiben drehen gleich schnell und ohne Reibung. Beim Bremsen wäre das wie wenn die Bremse blockiert. (Bezüglich Reibung allerdings ein Sonderfall)
Gruß
Pat
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Also die Funktionsweise der Kupplung war ja einwandfrei beschrieben, allerdings die Sache mit den Reibwerten kann man nicht ganz so stehen lassen.
Der Reibbeiwert (normalerweise lamda) kann nie unendlich werden! Er gibt das Verhältnis von Normalkraft und übertragbarer Tangentialkraft bzw Kraft in der Reibebene an. Er ist von ziemlich vielen Faktoren abhängig unb daher nie exakt zu bestimmen. Gleichzeitig ist er eine Funktion der Relativgeschwindigkeit, Pi mal Daumen ist aber der Gleitreibungswert halb so groß wie die Haftreibungswert und ersterer liegt iA. zwischen 0,1 und 0,5.
Soviel dazu, Thomas.
Hi Thomas,
Also die Funktionsweise der Kupplung war ja einwandfrei
beschrieben,
danke!
allerdings die Sache mit den Reibwerten kann man
nicht ganz so stehen lassen.
das sehe ich anders…
Der Reibbeiwert (normalerweise lamda)
interessant, seit wann ist das so? Zu „meiner“ Zeit hieß der noch µ (mü)
kann nie unendlich werden!
gleitet ein Gegenstand mit gleich bleibender Geschwindigkeit eine geneigte Ebene hinab, dann ist der Reibungsbeiwert (als er noch µ hieß, war das jedenfalls so) gleich dem Tangens des Gefällewinkels, also des Winkels zwischen der Gleitbahn und der Waagerechten.
Denken wir uns diese Gleitbahn nun als senkrechte Wand und es klebt ein Gegenstand an dieser Wand, und es soll nun der (Haft-)Reibungsbeiwert ermittelt werden, naaaa? wie groß ist der Tangens von 90°?
Er gibt das Verhältnis von Normalkraft und
übertragbarer Tangentialkraft bzw Kraft in der Reibebene an.
Er ist von ziemlich vielen Faktoren abhängig unb daher nie
exakt zu bestimmen. Gleichzeitig ist er eine Funktion der
Relativgeschwindigkeit,
µ abhängig von der Relativgeschwindigkeit??? Das interessiert mich sehr, nenn mir doch bitte das Buch, in dem das steht, ich möchte ja auf dem Laufenden bleiben.
Pi mal Daumen ist aber der
Gleitreibungswert halb so groß wie die Haftreibungswert und
ersterer liegt iA. zwischen 0,1 und 0,5.
Soviel dazu, Thomas.
der Haftreibungsbeiwert ist schwer zu ermitteln, der Gleitreibungsbeiwert ist leicht zu ermitteln. So viel dazu.
Gruß
Pat
µ abhängig von der Relativgeschwindigkeit??? Das
interessiert mich sehr, nenn mir doch bitte das Buch, in dem
das steht, ich möchte ja auf dem Laufenden bleiben.
Dubbel - Taschenbuch für den Maschinenbau - 16. Auflage - Seite B15.
der Haftreibungsbeiwert ist schwer zu ermitteln, der
Gleitreibungsbeiwert ist leicht zu ermitteln. So viel dazu.
Bei der Vielzahl von Einflußfaktoren (Variablen)?
Herzlichen Glückwunsch!
Ich hoffe das Du jetzt wieder etwas näher am Laufenden dran bist.
Hermann
Hi Hermann,
das interessiert mich sehr, aber DEN Dubbel hab ich leider nicht. Kannst Du mir vielleicht mitteilen, zu welchem Abschnitt (Thema) das gehört, dann will ich versuchen, das in der 13. Auflage (meine) zu suchen. Heißt das da auch Lambda?
Gruß
Pat
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Hi Pat,
war Lambda nicht das Verhältnis Kraftstoff/Luft des angesaugten Gemischs beim Verbrennungsmotor?
Gruss Sebastian
Berichtigung/ Ergänzung
Erst mal SORRY, Fehler vom Amt: der Reibungsbeiwert ist natürlich mü!
Zum Zweiten: was Du beschrieben hast ist aber nicht der Reibwert, sondern einfach nur die Flächenneigung. Die hat mit dem Reibwert nichts zu tun. Mü definiert sich durch das Verhältnis von Normal- zu Tangentialkraft.
Beispiel: ein Klotz der Masse m liegt auf einer ebenen Oberfläche. Bei einem Reibwert von 0,3 brauchst Du eine Kraft von 0,3*m*g um den Klotz wegzuziehen (Haftreibung). Ist der Klotz in Bewegung veringert sich die notwendige Kraft um ca. die Hälfte (-> Gleitreibung). Und da diese Kraft erfahrungsgemäß von den Reibpartnern abhängt, kann sie nur experimentell ermittelt werden.
Alles klar?
Thomas.
Hi Pat,
war Lambda nicht das Verhältnis Kraftstoff/Luft des
angesaugten Gemischs beim Verbrennungsmotor?
Gruss Sebastian
Hi Sebastian,
lambda gibts mal hierfür, mal dafür, vieles wird mit lambda bezeichnet. Vielleicht ja neuerdings auch der Reibungsbeiwert.
Was Du meinst, ist, wenn ich mich recht entsinne, das Verhältnis der angesaugten Luftmenge zur mindestens erforderlichen Luftmenge beim Verbrennungsmotor. Bei modernen Motoren ist die zugeführte Luftmenge kleiner als früher. Da sitzt heute so eine Sonde im Abgaskrümmer, die den nach der Verbrennung verbliebenen Rest an Sauerstoff misst. Misst sie zuviel Sauerstoff, wird dem Motor weniger Luft gegönnt. Weil nun diese Sonde das Luftverhältnis (lambda) steuert, wird sie Lambdasonde genannt.
Gruß
Pat
Hi Thomas,
Erst mal SORRY, Fehler vom Amt: der Reibungsbeiwert ist
natürlich mü!
Zum Zweiten: was Du beschrieben hast ist aber nicht der
Reibwert, sondern einfach nur die Flächenneigung. Die hat mit
dem Reibwert nichts zu tun.
Aber JA! Das ist es doch gerade! Der Tangens des Winkels dieser Flächenneigung, bei der ein Körper mit KONSTANTER Geschwindigkeit gleitet, IST der REIBUNGSBEIWERT µ (mü)! Warum weiß das heute keiner mehr? Deswegen ist doch auch der Reibungsbeiwert für die Gleitreibung so leicht experimentell bestimmbar! Mit selbiger Versuchsanordnung kann auch der Beiwert für die Haftreibung bestimmt werden, allerdings mit einer erheblichen Streuung der Messergebnisse. Daher sind viele Versuche erforderlich, dann Mittelwertbildung usw. Deshalb schwierig.
Mü definiert sich durch das
Verhältnis von Normal- zu Tangentialkraft.
Beispiel: ein Klotz der Masse m liegt auf einer ebenen
Oberfläche. Bei einem Reibwert von 0,3 brauchst Du eine Kraft
von 0,3*m*g um den Klotz wegzuziehen (Haftreibung).
Wenn mü null gleich 0,3 ist, ok.
Ist der Klotz in Bewegung veringert sich die notwendige Kraft :um ca. die Hälfte (-> Gleitreibung).
Wo steht so ein Unsinn? Das mit der Hälfte kann zufällig stimmen, keine Frage, ist aber ganz sicher nicht die Regel!
Und da diese Kraft erfahrungsgemäß von den Reibpartnern :abhängt, kann sie nur experimentell ermittelt werden.
Völlig richtig! Und die schiefe Ebene erleichtert die Experimente erheblich!
Alles klar?
Thomas.
Alles klarer?
Gruß
Pat
Hi Hermann,
das interessiert mich sehr, aber DEN Dubbel hab ich leider
nicht. Kannst Du mir vielleicht mitteilen, zu welchem
Abschnitt (Thema) das gehört, dann will ich versuchen, das in
der 13. Auflage (meine) zu suchen. Heißt das da auch Lambda?Gruß
Pat
Hallo Pat,
steht im Dubbel (neuere Versionen) unter Mechanik - Abschnitt 1.11 Reibung.
„Gleitreibung (Reibung der Bewegung). Wird die Haftreibung überwunden und setzt sich der Körper in Bewegung, so gilt für die Reibkraft das Coulombsche Gleitreibungsgesetz …
…
Die Gleitreibungskraft (mü) ist eine eingeprägte Kraft, die dem Geschwindigkeits- bzw. Verschiebungsvektor entgegengesetzt gerichtet ist. Der Gleitreibungskoeffizent hängt neben den unter 1.11.1 beschriebenen Einflüssen vornehmlich von den Schmierverhältnissen (Trockenreibung, Mischreibung, Flüssigkeitsreibung; s. G6.2) ab, z.T. aber auch von der Gleitgeschwindigkeit. …“
Grüße
Hermann
Hi Pat,
Was Du meinst, ist, wenn ich mich recht entsinne, das
Verhältnis der angesaugten Luftmenge zur mindestens
erforderlichen Luftmenge beim Verbrennungsmotor. Bei modernen
Motoren ist die zugeführte Luftmenge kleiner als früher. Da
sitzt heute so eine Sonde im Abgaskrümmer, die den nach der
Verbrennung verbliebenen Rest an Sauerstoff misst. Misst sie
zuviel Sauerstoff, wird dem Motor weniger Luft gegönnt. Weil
nun diese Sonde das Luftverhältnis (lambda) steuert, wird sie
Lambdasonde genannt.
War das nicht eher so, das bei einem erhöhtem Sauerstoffanteil über die Elektronik die Menge eingespritzen Kraftstoffs reduziert wird? Wie sollte man denn dem Motor weniger Sauerstoff
gönnen? Wieso ist die Luftmenge bei modernen Motoren kleiner?
Wichtig ist doch der Wirkungsgrad durch optimierte Zylinderfüllung (deshalb auch Mehrventiltechnik mit variablen Steuerzeiten). Und der ideale Wert wäre Lambda 1, Kraftstof/Luft 14,7:1. IMHO arbeitet die Regelung im Bereich Lambda 0,8 -1,2. Sofern ein Luftüberschuss besteht, werden die Kohlenwasserstoffe verbrannt, bei Luftmangel die Stickoxide reduziert. Habe ich da was verpasst?
Gruss Sebastian
Hi Hermann,
danke erstmal für die schnelle Antwort!
Hallo Pat,
steht im Dubbel (neuere Versionen) unter Mechanik - Abschnitt
1.11 Reibung.„Gleitreibung (Reibung der Bewegung). Wird die Haftreibung
überwunden und setzt sich der Körper in Bewegung, so gilt für
die Reibkraft das Coulombsche Gleitreibungsgesetz …
…
Die Gleitreibungskraft (mü) ist eine eingeprägte Kraft, die
dem Geschwindigkeits- bzw. Verschiebungsvektor entgegengesetzt
gerichtet ist. Der Gleitreibungskoeffizent hängt neben den
unter 1.11.1 beschriebenen Einflüssen vornehmlich von den
Schmierverhältnissen (Trockenreibung, Mischreibung,
Flüssigkeitsreibung; s. G6.2) ab, z.T. aber auch von der
Gleitgeschwindigkeit. …“Grüße
Hermann
dort steht z.T. aber auch von der Gleitgeschwindigkeit. z.T. soll sicher zum Teil heißen!?
Bei Geschwindigkeiten um die 10 bis 20 mm pro Jahr (!) könnte ich mir das vorstellen, auch bei Geschwindigkeiten in der Nähe der Schallgeschwindigkeit eines der beiden Körper (w.g. Stauchungsproblemen). In allen anderen Fällen eines geschwindigkeitsabhängigen Reibungsbeiwertes muss es an dem Schmiermittel liegen, und da ist allerdings Vieles möglich! Dabei ist dann ausschließlich die innere Reibung der Schmiermittel der Schlüssel zur Erkenntnis, es ging aber hier ursprünglich um Trockenkupplungen.
Gruß
Pat
Hi Sebastian,
War das nicht eher so, das bei einem erhöhtem Sauerstoffanteil
über die Elektronik die Menge eingespritzen Kraftstoffs
reduziert wird? Wie sollte man denn dem Motor weniger
Sauerstoff gönnen? Wieso ist die Luftmenge bei modernen Motoren :kleiner?
Der Motor soll gerade so viel Luft (Stickstoff-Sauerstoff-Gemisch) kriegen, wie er zur Verbrennung braucht. Nicht mehr. In der Hitze der Verbrennung reagiert überflüssiger Stickstoff mit überflüssigen Sauerstoff zu Stickoxiden NOx. Die möchte man weitgehend aus den Abgasen verbannen.
Wichtig ist doch der Wirkungsgrad durch optimierte
Zylinderfüllung (deshalb auch Mehrventiltechnik mit variablen
Steuerzeiten). Und der ideale Wert wäre Lambda 1,
Kraftstof/Luft 14,7:1. IMHO arbeitet die Regelung im Bereich
Lambda 0,8 -1,2. Sofern ein Luftüberschuss besteht, werden die
Kohlenwasserstoffe verbrannt,
schon möglich
bei Luftmangel die Stickoxide reduziert.
bei Luftmangel bilden sie sich nicht
Habe ich da was verpasst?
warum?
Gruss Sebastian
Gruß
Pat
Erstmal vorweg: primitive Mechanik, Physik und Reibungsprobleme brauch ich mir nicht von Dir (interpat) erklären zu lassen, ich habe meinen Abschluß obengenannter Fächer an der Uni nicht umsonst recht gut bestanden. Zudem habe ich mich in meiner Vertiefungsrichtung an einem Forschungsthema selbst intensiv mit der Ermittlung von Reibungskoeffizienten von Reibbelägen an Eisenbahnbremssystemen beschäftigt! Mir sind daher nahezu alle Einflußgrößen und Parameter bekannt.
Solltest Du immer noch nicht verstanden haben, was wir die ganze Zeit diskutieren, kann ich Dir nur die Lektüre eigentlich jedes technisch-physikalischen Fachbuches empfehlen, da kannst Du alles obengenannte nachlesen.
Zum speziellen muß noch gesagt werden, daß der Reibwert einer ReibPAARUNG (!) zunächst nicht von irgendeiner Neigung abhängt. Du solltest besser zwischen Physik im Sinne von „schiefer Ebene“ und Tribologie (meist empirische Forschung zu Kontakt- und Reibungsverhalten) unterscheiden. Dann wirst Du auch feststellen, daß man nicht prinzipiell Haft- und Gleitreibung trennen kann, sondern daß beide über die Funktion von Mikro- und Makroschlupf (also die Relativgeschwindigkeit) zusammenhängen.
Ich hoffe, Du (interpat) wirst mir irgendwann glauben (oder einfach akzeptieren).
Grüße, Thomas.
Ach gottchen Thomas,
Deine Tränen sind ja in der Zwischenzeit sicher getrocknet. Von der mit Deinen Worten beschriebenen „primitiven Mechanik“ scheinst Du ja offenbar allerhand vergessen zu haben. Nun ja, das ist Dein Problem.
In der mir vorliegenden Fachliteratur Dubbel, Kuchling und Physik-Brockhaus sind die hier angesprochenen Dinge so beschrieben, wie ich versucht hab sie wiederzugeben, Dein Pech, wenn Du´s vor lauter Zorn oder Wut nicht gelesen hast oder nicht lesen konntest.
Anstatt hier in der - wenn auch sehr begrenzten - Öffentlichkeit Deine Psyche völlig zu entblößen, hättest Du besser einfach eine Quellenangabe gemacht. Eine hätte mir schon genügt.
Ach ja, Deine naiv-infantile Art hier persönlich werden zu wollen, hier, Mensch Thomas, und wenn Du Dich auf den Kopf stellst, hier funktioniert das nicht.
Und zum Stichwort glauben: Ich hab in der Wissenschaft noch nie was geglaubt, ich musste immer überzeugt werden!
In diesem Sinne.
Gruß
Pat
[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
Hallo
Bei Geschwindigkeiten um die 10 bis 20 mm pro Jahr (!) könnte
ich mir das vorstellen, auch bei Geschwindigkeiten in der Nähe
der Schallgeschwindigkeit eines der beiden Körper (w.g.
Stauchungsproblemen). In allen anderen Fällen eines
geschwindigkeitsabhängigen Reibungsbeiwertes muss es an dem
Schmiermittel liegen, und da ist allerdings Vieles möglich!
Das ist schlicht und ergreifend Unfug. Woher hast Du das eigentlich? Ein Link wäre sehr hilfreich. Oder saugst Du Dir das einfach aus den Fingern?
Hier der Links zur Reibpaarung ohne Schmiermittel. Im technisch relevanten Einsatz mehr als 10% Änderung durch Geschwindigkeitsänderung der Reibpartner im trockenen Zustand.
Keine Schallgeschwindigkeit, keine Geschwindigkeitsangabe mit Ausrufezeichen in der Klammer!
http://iws.tu-graz.ac.at/IWS_tree/Lehre/Vorlesung/30…
Gruß
Hermann
Hi Hermann,
Bei Geschwindigkeiten um die 10 bis 20 mm pro Jahr (!) könnte
ich mir das vorstellen, auch bei Geschwindigkeiten in der Nähe
der Schallgeschwindigkeit eines der beiden Körper (w.g.
Stauchungsproblemen). In allen anderen Fällen eines
geschwindigkeitsabhängigen Reibungsbeiwertes muss es an dem
Schmiermittel liegen, und da ist allerdings Vieles möglich!Das ist schlicht und ergreifend Unfug. Woher hast Du das
eigentlich?
„Könnte ich mir vorstellen“ hab ich geschrieben. Ich dachte dabei an tektonische Bewegungen. Dabei gibts dann auch gelegentlich ein Ruckeln…
Ein Link wäre sehr hilfreich. Oder saugst Du Dir
das einfach aus den Fingern?
Dubbel, 13. Auflage 1970, Seite 230, da heißt es beim Thema Haftreibung: Zitat: Erst wenn Fo einen Wert max Wt überschreitet, setzt sich der Körper in Bewegung. Zitat Ende, allerdings ist zwischendem dem Wort Bewegung und dem Punkt dahinter der Verweis auf eine Fußnote und in der steht: Zitat: Bei hohen Drücken (gemeint sind Flächenpressungen) und niedriger Geschwindigkeit tritt häufig ein unerwünschtes Ruckgleiten, Rattern oder „Stick-Slip“ auf. Zitat Ende. Es steht leider nicht dabei, was hier unter „niedriger Geschwindigkeit“ zu verstehen ist.
Hier der Links zur Reibpaarung ohne Schmiermittel. Im
technisch relevanten Einsatz mehr als 10% Änderung durch
Geschwindigkeitsänderung der Reibpartner im trockenen Zustand.
Keine Schallgeschwindigkeit, keine Geschwindigkeitsangabe mit
Ausrufezeichen in der Klammer!
Danke für den Link! Endlich werd ich mal wieder etwas schlauer. Da ist nur noch ein kleines Hindernis: in Punkt 3.1 Summary of the required material data steht die Forderung, dass µ´=0 sein soll. Was hat das für eine Bewandtnis?
Interessant ist in Punkt 4.1, dass bei der Reibpaarung Stahl/Stahl das Verhältnis von Haft- zu Gleitreibung 1,8 … 2 ist. Bei Haftreibung ist die Geschwindigkeit 0. Klar. Auf welche Geschwindigkeit bei Gleitreibung bezieht sich die dort gemachte Angabe?
Ich habe nicht bestritten, dass es dieses Verhältnis gibt, nur ist es halt nicht die Regel für andere Reibpartner.
Gruß
Hermann
Gruß
Pat
Es geht eine Benachrichtigung an den/die Autor/-in, wenn auf diesen Artikel geantwortet wird.
Hallo Pat,
Ich habe nicht bestritten, dass es dieses Verhältnis gibt, nur
ist es halt nicht die Regel für andere Reibpartner.
Bisschen ablenken, dementieren …
Du bist sicher ein erfolgreicher Politiker 
Gruß
Hermann