Berechnungs Grundlagen für Modellbahn- Antriebe

Berechnungs Programm

Die Berechnung der Antriebe für Modell Lokomotiven ist eine anspruchsvolle, mit vielen Unsicherheiten verbundene Angelegenheit. Deshalb habe ich mich hingesetzt und ein kleines Excel - Programm zur Berechnung von Antrieben für Modell Lokomotiven entwickelt. An einem Beispiel siehst du die Vorgehensweise.

Neben massstabgetreuer Grösse und Geschwindigkeit interessiert den Modellbauer vor allem die Zugkraft seiner geplanten Maschine. Diese hängt von vielen Faktoren wie Motorleistung, Untersetzung, Modellgewicht, Raddurchmesser etc. ab.

Beginnend mit dem Original werden deshalb zuerst die wichtigen Grössen wie Abmessungen der Lokomotive, Raddurchmesser und modellgerechte Geschwindigtkeit berechnet. Mittels dem geplanten Gewicht der Lok kann nun die Zugkraft abgeleitet werden, oder aber über die gewünschte Zugkraft das benötigte Gewicht. Dann folgt die Auswahl des Antriebs.

Meistens stehen einzelne mehr oder weniger bekannte Motoren zur Auswahl. Sind die wichtigsten Daten wie Motorleistung, Drehzahl und / oder Drehmoment bekannt werden diese im Programm eingegeben. Zur Not gibt man geschätzte Leistung und Drehzahl ein, dann wird aber natürlich die Berechnung ungenauer. Neben reinen Motoren sind auch leistungsfähige Getriebemotoren erhältlich, das Getriebe schlägt sich aber auch im entsprechend hohen Preis nieder. Hier muss zwischen tiefer Antriebsdrehzahl des Getriebenotors und dem günstigeren Preis des reinen Motors entschieden werden.

Das Programm schlägt nun eine Soll Untersetzung für das Getriebe vor mit dem die errechnete Modellgeschwindigkeit erreicht wird. Untersetzen kann man mit verschiedenen Zahnrädern mit unterschiedlicher Untersetzung pro Stufe und Wirkungsgrad.

Schneckengetriebe: Dieses weist Vorteile wie hohe Untersetzung bis 30 und mehr in einer Stufe und rechtwinkligem Abgang auf, aber einen schlechten Wrirkungsgrad von 50% und weniger.

Schraubenräder: Diese meistern nur kleine Untersetzungen von 1 - 3 in einer Stufe, bei ebenfalls magerem Wirkungsgrad von runden 50%

Stirnräder / Kegelräder / Kronenräder: Damit lassen sich Untersetzungen bis zu 5 und mehr pro Stufe erreichen, der Wirkungsgrad ist mit 90 - 95% auch sehr gut.

Zahnriemen: Haben ebenfalls einen respektablen Wirkungsgrad, sind aber auf Grund der hohen Verformungs Widerstände und Spannkräfte für so feine Modellantriebe nach meiner Erfahrung nicht zu empfehlen.

Rollenketten: Eigenen sich sehr gut um grössere Distanzen in Fahrwerken zu überbrücken. Der Wirkungsgrad ist über 95%.

Bezugsquelle: GHW Gabriele Hüttl-Wagener

Motoren: Ich habe eine Reihe gebräuchlicher Modellbahn Motoren aufgelistet. Je nach Platz und Lok bietet sich ein Getriebemotor oder nur der Motor mit nachgeschaltetem Selbstbau- Getriebe an. Es wird hier auch viel über die benötigte Motorleistung gesprochen. Die variiert sehr stark mit Geschwindigkeit und Gewicht der Lokomotive. Es ist aber auch zu beachten, dass je nach Gewicht nur begrenzte Zugkräfte überhaupt von der Lok auf das Geleise übertragen werden können. Mein Programm hilft hier ideal bei der Bestimmung der Antriebselemente.

Achtung: Auf einigen Homepages sind irreführende Motordaten aufgeführt. Z.B. Motorleistungen, die den Getriebewirkungsgrad nicht berücksichtigen, Drehzahlen und Drehmomente die mit der Motorleistung nicht korrelieren etc. Konsultieren Sie im Zweifelsfall die hier aufgeführten Daten, die mit den hinterlegten Datenblätter der Hersteller belegt sind!

Bezugsquellen: Conrad, Faulhaber, Maxon, Lemo Solar.

Am Ende des Programms werden die berechneten Ist- Daten für Untersetzung, Geschwindigkeit und Zugkraft ausgegeben. Nicht berücksichtigt werden im Programm der Reibwiderstand der Achslager und der Rollwiderstand allgemein. Diese Grössen habe ich vernachlässigt, da die Auslegung nicht prozentgenau sein soll, sondern einfach einen guten Anhaltspunkt für die Motorisierung eines Modelles gibt.