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Physik des Fahrens und technische Lösungen
Einfache Experimente zur Schülermotivierung
Volker Torgau, [email protected]
Alternativer Ansatz
• Containerrevolution• Malcom P. Mclean• Großbehälter 1956• Ab 1966 internationale
Norm ISO 668• 2005 20 Mio. Container
Ladevolumen
• 67 m³ • Maße (l; b; h)• 12,19 m; 2,44 m ; 2,6 m
• max 13 Container im Stapel
Containerbinnenschiff• Rheinschifffahrtsakte 1886• max. 195 m lang• max. 22,8 m breit• 4,5 m Tiefgang• real 470 TEU 235 40 ft
Container
Open-Top-Containerschiff
• 14 000 TEU ≙ 7000 40 ft-Container
• Binnenschiff 200 Cont.• Güterzug 59 Cont.• LKW 1 Cont.• Lang- LKW 3 TEU
Rechnen Sie selbst!
Transportwege
• Land
Rolle Scheibe Rad Speichenrad Luftbereifung
Transportwege
• Land
Am Anfang war das Rad
Am Anfang war das Rad
FR = cr · FN
cr = d / R
Rollwiderstandskoeffizient
cR Wälzkörper/Wälzkörperbahn
0,0005–0,001 Kugellager, Kugel und Lager aus gehärtetem Stahl
0,001–0,002 Eisenbahnrad auf Schiene0,015-0,02 Motorradreifen auf Asphalt0,006–0,010 Autoreifen auf Asphalt, Lkw0,011–0,015 Autoreifen auf Asphalt, Pkw0,01–0,02 Autoreifen auf Beton0,020 Autoreifen auf Schotter
Laufrad
• Karl Drais (1785 – 1851)• Draisine• 3 und 2 rädrig• Höhe abhängig vom
Läufer
• Kreiseleffekt = Balance
Hochrad
• Pedalantrieb 1860• größeres Rad– geringere Reibung– größere Umfangsgeschwindigkeit– Sturzgefahr
Hochrad
• Stahlspeichen 1869• Vollgummireifen 1871
• Verbot in einigen Städten
Niederrad (Sicherheitsrad)
Kettengetriebe
Drehzahlerhöhung1878
Diamantrahmen
nahtloses Metallrohr1885 Mannesmann
Luftbereifung
Dunlop (Schott.)Michelin (Frank.)1888
Kettenschaltung
• 1930
Kettenblatt Zahnkranz Übersetzung48 14 1 : 3,4248 1648 18 1 : 2,636 1836 21 1 : 1,7136 2428 2428 34 1 : 0,82
Bremsanlage
• Stempelbremse bis 1970• Trommelbremse• Rücktrittbremse• Felgenbremse• Cantileverbremse• V-Brakes-Bremse• Scheibenbremse
Lager
• Gleitlager• Wälzlager– Rillenkugellager– Nadellager– Tonnenlager
• ABEC -Zahl
Kraftfahrzeuge
• Kraftmaschine zur Bereitstellung der Antriebsenergie
FA = FW
FW = FR + FL + FB + FS + FH
R = RollwiderstandL = LuftwiderstandB = BeschleunigungswiderstandS = SteigungswiderstandH = Anhängerwiderstand
Verbrennungmotor
• Kraftmaschine zur Bereitstellung der Antriebsenergie
Wärmekraftmaschine
Erläutere den Abschuss von zwei Kugeln nacheinander!
Wärmekraftmaschine 1.Takt
Ansaugen über Vergaser
Wärmekraftmaschine 2.Takt
Vorbereitung des Arbeitstaktes (Verdichten)
Wärmekraftmaschine 3.Takt
Arbeiten (Antrieb aller anderen Takte
Wärmekraftmaschine 4.Takt
Ausstoßen
Drehmoment des KFZ
• Geringe Drehzahl großes Drehmoment(Anfahren, Bergfahrt)
• Große Drehzahl kleines Drehmoment(Schnellfahrt)
Abtriebsdrehmonent
Drehmoment des KFZ
Abtriebsdrehmonent Antriebsdrehmonent
Drehmoment des KFZ
AbtriebsdrehmonentAntriebsdrehmonent
Drehmomentwandler
Drehzahl-Kraftwandler
Mehrstufige Getriebe
Mehrstufige Getriebe
• Berechnen Sie die Übersetzung!
Schaltgetriebe
Kupplung
Kupplung
Getriebe 1. Gang
Getriebe 1. Gang Kupplung
Getriebe Leerlauf
Getriebe Leerlauf Kupplung
Getriebe 2. Gang
Differenzialgetriebe
Differenzialgetriebe
Differenzialgetriebe
Differenzialgetriebe
Danke für Ihre Aufmerksamkeit
Volker [email protected]