Totpunkt (Technik)

Mitte

Unterer Totpunkt

Totpunkte eines Schnittmodells

Bei einem Hubkolbenmotor ist der Totpunkt die Position des Kolbens, in der er entweder am weitesten von der Kurbelwelle entfernt oder ihr am nächsten ist . Ersteres wird als oberer Totpunkt ( OT ) bezeichnet, letzteres als unterer Totpunkt ( UT ). ^{[ 1 ]}

Allgemeiner bezeichnet der Totpunkt jede Position einer Kurbel , in der die wirkende Kraft geradlinig entlang ihrer Achse verläuft, sodass keine Drehkraft aufgebracht werden kann. Viele Maschinenarten werden kurbelgetrieben, darunter Einräder , Fahrräder , Dreiräder , verschiedene Arten von Pressen , Benzinmotoren , Dieselmotoren , Dampflokomotiven und andere Dampfmaschinen . Kurbelgetriebene Maschinen nutzen die im Schwungrad gespeicherte Energie , um den Totpunkt zu überwinden, oder sind – im Falle von Mehrzylindermotoren – so konstruiert, dass Totpunkte niemals gleichzeitig an allen Kurbeln auftreten können. Eine Dampflokomotive ist ein Beispiel für Letzteres: Die Pleuelstangen sind so angeordnet, dass der Totpunkt jedes Zylinders phasenverschoben zu den anderen Zylindern liegt.

Fahrradkurbeln haben Totpunkte bei etwa 12 und 6 Uhr. Durch einfaches Herunterdrücken des Pedals lässt sich das Kettenblatt dort nicht drehen , aber der Fahrer kann durch tangentiale Kraft am Pedal die Drehung überwinden. Fixie-Bikes (ohne Freilauf ) nutzen die Schwungmasse von Fahrrad und Fahrer, um das Kettenblatt auch dann in Bewegung zu halten, wenn der Fahrer nicht aktiv in die Pedale tritt.

Bei einem Hubkolbenmotor ist der obere Totpunkt (OT) des ersten Kolbens der Punkt, von dem aus die Messungen des Zündsystems durchgeführt und die Zündfolge bestimmt werden. Beispielsweise wird der Zündzeitpunkt üblicherweise in Grad Kurbelwellenumdrehung vor dem oberen Totpunkt ( v. OT ) angegeben. ^{[ 2 ]} Einige wenige kleine und schnell brennende Motoren benötigen einen Zündfunken unmittelbar nach dem oberen Totpunkt ( v. OT ), wie beispielsweise der Nissan MA-Motor mit halbkugelförmigen Brennräumen oder Wasserstoffmotoren .

Der obere Totpunkt (OT) des ersten Zylinders ist oft auf der Kurbelwellenriemenscheibe, dem Schwungrad oder dem Schwingungsdämpfer markiert . Daneben befinden sich Markierungen für die empfohlenen Zündzeitpunkte, die während der Motorentwicklung festgelegt wurden. Mithilfe dieser Markierungen lässt sich der Zündzeitpunkt entweder statisch von Hand oder dynamisch mit einer Zündpistole durch Drehen des Zündverteilers einstellen .

Bei einem Mehrzylindermotor können die Kolben je nach Motorkonfiguration gleichzeitig oder zu unterschiedlichen Zeitpunkten den oberen Totpunkt erreichen . Zum Beispiel:

• Bei der V-Twin- Konfiguration erreichen die beiden Kolben den oberen Totpunkt zu unterschiedlichen Zeitpunkten, die der Winkelverschiebung zwischen den Zylindern entsprechen .
• Bei der Boxer-Twin -Konfiguration erreichen zwei gegenüberliegende Kolben gleichzeitig den oberen Totpunkt (OT), was auch als 0°-Hub bezeichnet wird. Dabei befindet sich der eine Kolben im OT des Kompressionstakts, der andere im OT des Auspufftakts.
• In der Vierzylinder- Reihenkonfiguration erreichen die beiden äußeren Kolben (Kolben 1 und 4) sowie die beiden mittleren Kolben (Kolben 2 und 3) gleichzeitig den oberen Totpunkt (OT). Diese beiden Kolbenpaare erreichen den OT jedoch mit einer Winkelverschiebung von 180°. Ähnliche Bewegungsmuster finden sich in nahezu allen Reihenmotoren mit gerader Zylinderzahl: Die beiden äußeren und die beiden mittleren Kolben bewegen sich synchron (jedoch nicht unbedingt phasenverschoben um 180°), während sich die mittleren Kolben paarweise spiegelbildlich um die Motormitte bewegen.
• Bei Flatplane- V8- Motoren und vielen größeren V-Motoren ist die Kolbenbewegung innerhalb jeder Zylinderbank ähnlich der eines Reihenmotors; bei Crossplane -V8-Motoren und allen V10 -Motoren ist die Bewegung jedoch weitaus komplexer.

Das Konzept des oberen Totpunkts findet auch bei kolbenlosen Rotationsmotoren Anwendung und bezeichnet den Punkt im Arbeitszyklus, an dem das Volumen des Brennraums am kleinsten ist. Dieser Punkt tritt typischerweise mehrmals pro Rotorumdrehung auf. Beim Wankelmotor beispielsweise geschieht dies dreimal pro Rotorumdrehung (allerdings nur einmal pro Umdrehung der Abtriebswelle, da diese mit der dreifachen Drehzahl des Rotors rotiert).

Die Ermittlung des Zylindervolumens mithilfe von OT und UT und die Multiplikation mit der Anzahl der Zylinder ergibt den Hubraum des Motors .

Da Dampfmaschinen üblicherweise horizontal angeordnet sind , sind die relevanten Begriffe vorderer Totpunkt und hinterer Totpunkt anstelle von „oben“ und „unten“.

Wenn eine Einzylinder-Dampfmaschine in einer der Totpunkte stehen bleibt, muss sie aus dem Totpunkt bewegt werden, bevor sie wieder anläuft. Bei kleinen Maschinen geschieht dies durch Drehen des Schwungrads von Hand. Bei großen Maschinen wird das Schwungrad mit einem Hebel oder einer Drehstange bewegt. Beide Vorgänge müssen mit Vorsicht ausgeführt werden, damit sich der Bediener nicht in der Maschine verfängt. Noch größere Maschinen benötigen unter Umständen eine Drehstange .

Dampflokomotiven besitzen üblicherweise mindestens zwei doppeltwirkende Zylinder . Dadurch können die Kurbeln so eingestellt werden, dass sich immer mindestens ein Kolben nicht im Totpunkt befindet und keine Anfahrhilfe benötigt wird. Bei einer Zweikolbenlokomotive sind die Kurbeln rechtwinklig zueinander angeordnet . Befindet sich also ein Kolben im Totpunkt, ist der andere in der Mitte seines Hubs, was vier gleichmäßig verteilte Arbeitstakte pro Umdrehung ermöglicht.

Dieser Begriff wird auch im Bereich der Produktionsanlagen verwendet. Eine mechanische Stanzpresse verwendet eine Kurbelwelle, ähnlich der in einem Motor. In der Stanzpresse treibt die Kurbelwelle einen Stößel an, der sich im oberen Totpunkt befindet, wenn er am weitesten von der Pressplatte entfernt ist. ^{[ 3 ]}

Die Wörterbuchdefinition von „oben im Zentrum“ bei Wiktionary