In diesem Artikel soll die theoretische Betrachtung des Flaschenzugs erweitert werden. Hier geht es darum Reibungsverlust zu berechnen und den Wirkungsgrad für einen Flaschenzug zu ermitteln.
Verluste durch Reibung an einem Flaschenzug
Alle Berechnungsformel für den Flaschenzug gelten nur unter der Voraussetzung, dass es keine Verluste durch Reibung gibt. In der Realität treten allerdings sowohl Reibungsverluste durch die Umlenkrollen auf, als auch durch die Umlenkung des Seils an den Umlenkrollen. Man hat es hier also mit der Seilreibung und der Rollreibung zu tun.
Weitere Verluste bei einem Flaschenzug
Soviel zur Reibung an einem Flaschenzug, die Verluste kommen jedoch auch von anderen Faktoren: Durch das Seil und die Umlenkrollen summiert sich eine nicht unerheblich Masse. Diese erhöht sich mit jeder weiteren Rolle.
Die Folge aus all diesen Tatsachen ist, dass die Zugkraft, die Tatsächlich aufgewendet werden muss, höher ist als die theoretisch errechnete Kraft.
Aus dieser Überlegung folgt für die reale Zugkraft:
FZ – Zugkraft [N]
FL – Kraft der Last [N]
n – Anzahl der tragenden Seile
Den Wirkungsgrad für einen Flaschenzug berechnen
Aufgrund der auftretenden Verluste, die zuvor beschrieben wurden, kann man für einen Flaschenzug einen Wirkungsgrad berechnen. Um dies zu tun muss man zunächst die Leistung ermitteln. Dabei braucht man zum einen die erzielte Nutzleistung, sowie die dafür zugeführte Leistung.
Die Nutzleistung errechnet sich aus der Gewichtskraft der Last, die man mit dem Flaschenzug anhebt, multipliziert mit der Hebehöhe. Die zugeführte Leistung ist demgegenüber die zum Ziehen aufgewendete Kraft, multipliziert mit der Strecke, über die das Seil gezogen wurde.
Die Berechnung des Wirkungsgrads eines Flaschenzugs erfolgt anhand der folgenden Formel:
η – Wirkungsgrad (einheitslos)
Wnutz – Nutzleistung [Watt] bzw. [Nm]
Wzu – zugeführte Leistung [Watt] bzw. [Nm]
FL – Kraft der Last [N]
FZ – Zugkraft [N]
h – Hebehöhe der Last [m]
s – Zugstrecke des Seils [m]
Soviel also zum Berechnen der Reibverluste und des Wirkungsgrads bei einem Flaschenzug. Wie Sie gesehen haben, kann man den Wirkungsgrade relativ leicht errechen, sobald man die reale Zugkraft kennt. Die reale Zugkraft, die sich aufgrund von Verlusten ergibt, muss in der Regel jedoch durch Versuche ermittelt werden, da eine Berechnung relativ aufwändig wäre.