15.5 : Relative Bewegungsanalyse – Geschwindigkeit

Ein Hubmotor verfügt über einen Schubkurbelmechanismus, der die Drehbewegung der Kurbel in eine lineare Bewegung des Schiebers umwandelt oder umgekehrt. Dieser Mechanismus besteht aus drei Hauptteilen: der Kurbel, der Pleuelstange und dem Schieber.

Bei Einwirkung einer äußeren Kraft wird die Kurbel in eine Drehbewegung versetzt. Dies wiederum löst die Bewegung der Pleuelstange aus, was zu einer sogenannten allgemeinen ebenen Bewegung führt. Dieser Vorgang umfasst zwei wichtige Punkte – Punkt A an der Pleuelstange und Punkt B an der Kurbel. Beide Punkte unterliegen einer Translationsbewegung. Darüber hinaus erfährt Punkt B auch eine Rotationsbewegung in Bezug auf Punkt A. Diese Doppelbewegung an Punkt B erhöht die Komplexität der Mechanik der Hubmaschine.

Um die Bewegungen der Punkte A und B zu verstehen, können unterschiedliche Bezugssysteme verwendet werden. Die absolute Translationsbewegung beider Punkte kann mit einem stationären oder festen Rahmen untersucht werden, während die Rotationsbewegung von Punkt B relativ zu Punkt A mit einem an Punkt A befestigten translatorischen x’y’-Rahmen untersucht werden kann.

Die absolute Lineargeschwindigkeit von Punkt B kann dann als Vektorsumme zweier Komponenten berechnet werden – der absoluten Lineargeschwindigkeit von Punkt A und der Relativgeschwindigkeit von Punkt B in Bezug auf Punkt A. Letzterer Begriff bezeichnet die relative Geschwindigkeit von Punkt B aufgrund zu seiner Rotationsbewegung. Die Richtung dieser Bewegung verläuft immer senkrecht zum Segment AB, das die Punkte A und B verbindet.