Eigenschwingung eines 4-Takt-Motors

Technik Mechanik & Konstruktion
#1

Hallo zusammen,

es geht um die Eigenschwingungen, die ein 2 Zylinder 4-Takt-Motor verursacht.

1.) Ich würde gerne die Eigenschwingung, bzw. die Vibrationen eines Motors messen. Kennt jemand eine einfache und günstige Möglichkeit?

2.) Worauf beruhen diese Schwingungen genau? Ich habe gelesen dass die Anzahl der Zündungen pro Umdrehung die Ursache dafür ist. Kann mir das jemand genauer erläutern?

Vielen Dank

#2

Leider kann ich diese Frage nicht beantworten, da ich auf diesem Gebiet kein Fachmann bin.

MfG

#3

Hallo Onurk,

die Schwingung des MOtors haengt von Dreh- und Zylinderzahl ab. Bei jeder 4. Halbumdrehung der Kurbelwelle werden so viele Zündungen ausgelöst, wie der Motor Zylinder hat. Die Zündung und die darauf folgende Verbrennung des Luft-Kraftstoffgemischs sind wohl die Hauptanregungsquellen für eine Schwingung.

Ist ein Drehzahlmesser am Motor angeschlossen? Wenn ja, dann müsste sich nach der genannten Theorie die Frequenz sehr einfach ermitteln lassen. Die Drehzahl in U/Min teilt man durch 60. Damit erhält man die Frquenz der Kurbelwelle. Die Schwingungsfrequenz des Motors müsste dann die Hälfte dieses Werts mal der Anzahl der Zylinder sein. Beim Zweizylindermotor also die Drehzahl geteilt durch 60 :smile:

(rate ich einfach mal so herum…)

Frohe Ostern!

#4

Hallo Erich, vielen Dank für deine Information.

Nein es ist kein Drehzahlmesser angeschlossen.
Es ist lediglich ein Verbrennungsmotor, an dem ein E-Motor gekoppelt ist.

Diese beiden Motoren (+Ölwanne etc.) befinden sich auf einer Trägerplatte. Darunter befinden sich die Bodenplatte (selbe Fläche wie Trägerplatte) mit Füßen.

Mein Problem lautet:
Aktuell sind nur Gummidämpfer zwischen den beiden Platten. Auf welche Weise kann ich am effektivsten die starken Vibrationen und Schwingungen dämpfen?

mfg

#5

Hallo,

Handelt es sich um einen Doppelkolben Motor oder um einen 2 Zylinder ? (Gleichlaufend oder entgegengesetz laufend)
Grüße Mario

#6

Hallo, es ist ein 2 Zylinder Motor. Ob es gleichlaufend oder entgegengesetzt ist kann ich Ihnen jetzt nicht sagen.

#7

Hmm, ach so. Also dann koenntest du einerseits sicher ein E-Feld ueber eine Antenne feststellen, wenn der Zuendfunke ausgeloest wird, andererseits, wenn der E-Motor irgendwie permanentmagnetisch angeregt wird, auch hier über ein Oszi und entssprechende Schutzschaltungen ein Signal abgreifen. Du muesstest Maschinenart und dann Parameter wie die Polpaarzahl kennen.

Hmm, es liest sich fuer mich so, als wuerdest du die Frequenz kennen wollen, um ein mechanisches Filter zu bauen. Da wuerde ich versuchen, die Eigenfrequenz eines Systems aus Federn, Masse (Motor etc.) und Daempder unter die Mindestfrequenz des Motors zu legen.

Ich hoffe nur, ich habe Dein Vorhaben richtig verstandan.

Viele Gruesse

#8

Hallo,

in dem Bereich kann ich dir leider nicht weiterhelfen.

Tut mir leid,
Franz

#9

Hallo onurk,

zu Deinen Fragen:

  1. Schwingungsmessung: Ich habe so etwas noch nie an einem Otto-Motor gemacht, würde aber wie folgt vorgehen:
  • je ein Sensor an den Lagerungen der Kurbelwelle
  • je ein Sensor pro Zylinder (die Kopfsensoren bei meinem Auto sind im Bereich Zylinderkopf / Motorblock angebracht)
  • am besten triaxiale Beschleunigungssenoren (d.h. die Sensoren ermitteln die Bewegungen in die 3 Raumkoordinaten, Du benötigst aber für die Aufzeichnung pro Sensor dann einen eigenen Kanal), Grenzfrequenz würde ich 3 eher 5-10kHz wählen (s. unten Punkt 2)
  • einen Impuls pro Umdrehung der Kurbelwelle zur Ermittlung des „Zündwinkels“, die Position des Impulses zur Kurbelwellenstellung sollte bekannt sein (eben Zündwinkel)
  • Drehzahl des Motors, z.B. mittels Drehgeber an der Kurbelwelle (der einzelne Impuls ist nur unzureichend genau), wenn Du die Auflösung hoch genug wählst, dann solltest Du sogar Drehzahlschwankungen während des Arbeitstaktes sichtbar machen können.
  • die Messdatenerfassung muss das natürlich auflösen können, d.h. Du mußt die höchste zu erwartende Frequenz abschätzen und noch einmal min. mit Faktor 2,56 multiplizieren, für eine gute Auflösung erfahrungsgemäß das 5 bis 10 fache
  • die Drehzahl bzw. der Winkelimpuls über entsprechend hochauflösende Zähler- bzw. Impulseingänge erfassen
  1. Ursachen:

Mit den „Zündungen“ liegst Du ganz gut. Durch diese erfährt das System eine „harmonische“ (Kraft-)Anregung, die die Bewegung verursacht. Die Bewegung wird aber dann immer wieder durch diese Anregung überlagert.
Du hast also pro Arbeitstakt eine fast impulsartige Anregung, die die Eigenfrequenzen Deines Systems anregt und die angeregte Bewegung mit Eigenfrequenz überlagert sich mit der „normalen“ Arbeitsbewegung der Maschine. Und je näher Du im Bereich der Eigenfrequenzen fährst, desto schlechter ist das für Dich.

D.h. vor der Messung solltest Du diese Eigenfrequenzen grob abschätzen, damit Du Deine Meßkette sauber aufbauen kannst.

Wie erwähnt, habe ich eine Schwingungsmessung noch nie an einem Otto-Motor durchgeführt, vielleicht liege ich ja auch ziemlich verkehrt. Aber ein drehendes System mit harmonischer Anregung ist vom Prinzip her immer das selbe.
Falls Du noch Fragen haben solltest, dann schreib’ einfach.

Gruß Fred

#10

Hallo Fred

also vorab, es ist kein Verbrennungsmotor im Auto, sondern ein Gasmotor, das mit einem CH4-Luft Gemisch angetrieben wird. Daran ist ein E-Motor gekoppelt, das die mechanische Arbeit in elektrische Arbeit umwandelt und somit einen Verbraucher betreibt.

diese beiden Motoren befinden sich auf einer Trägerplatte, welche durch Schwingungsdämpfer mit einer Bodenplatte (+Füße) verbunden ist. Schwingungsdämpfer sollen die Vibrationen ausgleichen.
http://www.strom-erzeuger.com/image/schwingungsdaemp…

Das Problem ist, diese Dämpfer sind eher ungeeignet für den Betrieb. Ich muss also die Schwingungen des Motors messen und aus den ermittelten Informationen ein neues Dämpfsystem dimensionieren. Hättest du einen Vorschlag wie man das ganze System dämpfen könnte? Bzw. durch welche Federn?

MFG

#11

Hallo,
ich kann dir nicht wirklich weiterhelfen. Du musst nach Vibrometern suchen.
Grüße Ernst