Schlupf

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie

Du hast neue Nachrichten auf deiner Diskussionsseite.

Dieser Artikel beschreibt den Schlupf in der Technik, für den Schlupfvorgang bei eierlegenden Tieren siehe Schlüpfen.

Schlupf (von "schlüpfen") bezeichnet im Allgemeinen das Verhalten eines technischen Elementes, das eigentlich synchronisiert in einem definiertem Drehzahlverhältnis zu einem anderen, rotierenden Element mitrotieren sollte, bei dem jedoch die Drehzahl - gewollt oder ungewollt - von diesem definierten Verhältnis abweicht.

[Bearbeiten] Beim Riemengetriebe

Theoretisch sollten sich zwei durch einen Treibriemen (Rundriemen oder Flachriemen) verbundene Riemenscheiben mit jenem Drehzahl-Verhältnis drehen, das dem Kehrwert ihres Durchmesser-Verhältnisses entspricht.

Beachtet man ein Stück Riemen, das auf der ziehenden Seite auf die Riemenscheibe aufläuft, ist es von der Zugkraft gedehnt. Das Riemenstück verlässt die Riemenscheibe auf der abtreibenden Seite (Leertrum) in viel weniger gedehntem Zustand. Daher muss sich der Riemen vom Punkt, wo er auf das Rad aufläuft, bis zum Punkt, wo er es wieder verlässt, verkürzen.

Diese Verkürzung geschieht durch Gleitreibung und ist für den Schlupf verantwortlich. Die angetriebene Riemenscheibe dreht sich mit geringerer Drehzahl als theoretisch zu erwarten gewesen wäre.

Um den Schlupf auszuschalten, kann man Zahnriemen oder Ketten einsetzen.

Mit Schlupf ist nur der Effekt der elastischen Dehnung gemeint, und keineswegs der Effekt des Durchrutschens. Diesen Schlupf nennt man auch Dehnschlupf.

Neben dem Dehnschlupf tritt beim Riementrieb noch Gleitschlupf auf. Dieser macht sich beim Anlaufen oder bei Überlastung während des Betriebs bemerkbar. Also wenn die Keilriemenscheibe durchdreht ohne Last. Der Gleitschlupf lässt sich durch Vergrößern des Umschlingungswinkels und durch Verwendung eines Riemenwerkstoffs mit größerer Reibzahl verringern.

[Bearbeiten] Bei der Drehstrom-Asynchronmaschine

Der Schlupf ist die Drehzahl-Differenz zwischen Ständerdrehfeld und Läufer, meist angegeben als Prozentwert bezogen auf die Drehfelddrehzahl.

Durch das Ständerdrehfeld wird (laut Lenzscher Regel) im Läufer eine Spannung induziert. Diese bewirkt durch den daraus resultierenden elektrischen Strom ein Magnetfeld, welches den Läufer dazu veranlasst, dem Drehfeld zu folgen.

Würde sich der Läufer mit der gleichen Drehzahl wie das Ständerdrehfeld drehen, so wäre keine magnetische Flussänderung im Läufer mehr möglich, und der Läufer würde aufgrund des fehlenden Drehmoments seine Drehzahl wieder verringern.

Die Läuferdrehzahl ist damit immer kleiner als die Drehfelddrehzahl. Der Schlupf ist lastabhängig und verläuft nahezu proportional zum Läuferwirkungsgrad. Siehe auch nachstehende empirische Gleichung.

$s = \frac{1 - \eta}{4}$

Er liegt bei Motornennleistung, je nach Motorgröße zwischen 1,2% und 10% der Drehfelddrehzahl. Kleinere Drehstrommotoren haben schlechtere Wirkungsgrade und demzufolge die größeren Schlupfwerte.

$s = \frac{n_{ \rm D} - n_2}{n_{\rm D}}$ , mit $n D$ = Drehfelddrehzahl und $n 2$ = Läuferdrehzahl

[Bearbeiten] Bei Propellern

Fachsprachlich "Slip" genannt, ist der Schlupf eines Schiffspropellers die Differenz zwischen theoretisch zurückgelegtem Weg und wirklich zurückgelegtem Weg, relativ zum theoretisch zurückgelegtem Weg.

Der technische Wert eines Propellers wird in Steigung festgelegt. Ein Propeller mit einer Steigung von z.B. 4,80 m und 120 Umdrehungen pro Minute, legt in einer Stunde theoretisch einen Weg von:

4,80 m x 120 U/min x 60 = 34560 m In Seemeilen: 34560/1852 = 18,66 sm In 24 Stunden: 447,90 sm

447,90 sm legt der Propeller theoretisch in 24 Stunden zurück. Dieser Wert ist meistens höher, als der wirklich zurückgelegte Weg, der von der nautischen Schiffsführung errechnet wurde. Daraus ergibt sich dann der "Slip".

Ist der nautisch errechnete "wahre" zurückgelegte Weg z.B. 470,00 sm, ergibt sich daraus ein Slip von:

( 447,90 - 470 ) / 447,90 = -4,9 %. Dieser Wert sagt viel aus über die Wasserströmung und Windverhältnisse.

Da die Drehzahl eines Schiffsmotors auf See niemals gleichmäßig bleibt, wird täglich um 12.00 Uhr der Hubzähler (Umdrehungszähler) in das Maschinentagebuch eingetragen. Daraus ist dann leicht die Gesamtdrehzahl der letzten 24 Stunden zu errechnen. Wenn wir bei den vorherigen Werten bleiben, ergäbe sich eine Drehzahl in 24 Stunden von 172800.

Diese Gesamtdrehzahl mit der Steigung multipliziert, durch 1852 geteilt, ergäbe eine Wegstrecke von wiederum 447,90 Seemeilen.

Zu einem negativen Slip kann es bei starkem Wind von Achtern und starker Strömung kommen.

[Bearbeiten] Bei Reifen

Bezeichnet man die Drehzahl eines angetriebenen (Fahrzeug-)Reifens mit $ω$ und die eines leer mitlaufenden Rades mit $ω 0$ so ist eine Differenz festzustellen, d. h. das angetriebene Rad dreht sich schneller. Der meist in Prozent angegebene Schlupf beträgt dann
$S = \frac {\omega - \omega _0} {\omega _0}$

Ein Schlupf von 0% bedeutet keine unterschiedliche Drehzahl, während ein Schlupf von 100% im Falle des Antreibens das „Räderdurchdrehen“ (Drehschleudern) und im Falle des Bremsens das „Blockieren“ beschreibt. 100 % Antriebsschlupf bedeutet somit, dass das Rad die genau doppelte Geschwindigkeit des Fahrzeuges hat. Somit ist beim Bremsen kein Schlupf von mehr als 100 % möglich, wohingegen der Antriebsschlupf beliebig groß werden kann. Ob Antriebs- oder Bremsschlupf vorliegt, ist nach dieser Definition am Vorzeichen des Schlupfes zu erkennen.

Darüber hinaus existiert eine veraltete und aus physikalischer Sicht zweifelhafte Definition, die sich für die Zustände "Antreiben" und "Bremsen" unterscheidet:

Treib- bzw. Antriebsschlupf: $S = \frac {\omega - \omega _0} {\omega }$ und Bremsschlupf: $S = \frac {\omega _0 - \omega} {\omega _0}$

Verwendet man diese Definition so ergeben sich - aus profilmechanischer Sicht unsinnig - für die Zustände Antreiben und Bremsen unterschiedliche Schlupfsteifigkeiten. 100 % Schlupf können beim Antreiben dabei niemals erreicht werden.

Vom Reifenschlupf hängt die maximal übertragbare Reibkraft ab. Praktisch gesehen ist keine Kraftübertragung (in Fahrtrichtung) ohne Schlupf möglich. Wenn keine Seitenführungskräfte auf den Reifen wirken, dann kann bei einem Reifenschlupf von 10 bis 15% (je nach Reifentyp) die maximale Kraft übertragen werden – der Wert, auf den die Antriebs-Schlupf-Regelung (ASR) und das Antiblockiersystem (ABS) eingestellt sind. Mit steigendem Schlupf sinkt die maximal übertragbare Seitenkraft rapide ab, was beim Beschleunigen in einer Kurve bei frontgetriebenen Fahrzeugen zum Untersteuern und bei heckgetriebenen Fahrzeugen zum Übersteuern führt.

[Bearbeiten] Bei Schrauben

Bei Schraubenverbindungen handelt es sich beim sogenannten "Schlupf" oder auch "Lochspiel", um den Abstand, den es zu überwinden gilt, um Kräfte zwischen Schraubenschaft und Bohrlochwandung überhaupt übertragen zu können. (Der Schaftdurchmesser der Schraube (bei St-Schrauben) und der Bohrlochdurchmesser nicht gleich groß sind)

Von „http://de.wikipedia.org../../../s/c/h/Schlupf.html“

Kategorien: Elektrische Maschine | Getriebelehre | Aerodynamik | Fahrzeugtechnik