Gegengewicht (Mechanik)

Ein Gegengewicht ist eine Gewichtsmasse, die meist zum Ausgleich von einseitig wirkenden Kräften bzw. Drehmomenten aufgrund von geometrisch unsymmetrischen Gestaltungen oder Gewichtsverteilungen dient. Es soll meist die Standsicherheit von Körpern bzw. Objekten gewährleisten oder auch maschinelle Anwendungen von Hebeeinrichtungen erleichtern.

Gewährleistung der Kippsicherheit

Turmkran mit Gegengewicht

Gegengewicht an einem Traktor, dieses bewirkt hier eine genügende Bodenhaftung der Antriebsräder, wenn vorn eine Last gehoben wird.

Für ein frei auf einem Untergrund stehendes Objekt besteht eine Kippneigung oder Kippgefahr, wenn darauf eine Gewichtskraft in vertikaler Richtung auf einen Punkt außerhalb der Aufstandsfläche einwirkt. Ein typisches Beispiel dafür sind Turmdrehkrane, Autokrane oder mit Last beaufschlagte Gabelstapler. In solchen Fällen kann ein entsprechend großes Gegengewicht mit geeigneter Anordnung das statische Gleichgewicht bzw. die Kippsicherheit gewährleisten oder verbessern. Die rechnerische Behandlung der optimalen Größe und der Anordnung des Gegengewichts ergibt sich aus dem Hebelgesetz. Eine Alternative zu Gegengewichten wäre bei ortsfesten, unbeweglichen Objekten eine Seilabspannung gegen den Boden bzw. gegen die tragende Konstruktion.

Erleichterung bzw. Energieeinsparung beim Heben von Lasten

Seilaufzugsanlagen mit unterschiedlichen Anordnungen der Seilzüge und mit Gegengewichten.

Klappbrücke mit Gegengewicht

Bei Seilaufzügen und Klappbrücken etc. kann an der Verlängerung des Zugseils bzw. des Klappteils über den Drehpunkt hinaus ein Gegengewicht angebracht werden, das möglichst genauso groß wie die Hublast ist. Der Antrieb muss dann im Optimalfall nur die mechanische Reibung der Hebemechanik (Seilrolle oder Drehachse) überwinden. Oft sind die Lasten jedoch variabel (beispielsweise durch wechselnde Personenzahl in Aufzügen) und eine genaue Abgleichung erfolgt nicht. In diesem Fall muss teilweise der Antrieb zusätzlich Leistung für die echte Hebearbeit aufbringen.^[1]

Unwuchtvermeidung

Kurbelwange mit ausgeprägtem Gegengewicht zur Unwuchtvermeidung

Dampflokomotiv-Triebwerk mit stark ausgeprägten angegossenen Gegengewichten an den Rädern

Fahrzeugräder und andere Drehkörper (z.B. Kurbelwangen von Kurbelwellen) können mehr oder weniger starke, zufällig oder konstruktiv bedingte Abweichungen von einer rotationssymmetrischen Gewichtsverteilung haben. Bei hohen Drehzahlen oder stärkeren, meist konstruktiv bedingten, Gewichtabweichungen ergeben sich Unwuchten, die auf Dauer zerstörende Wirkung haben können. In diesem Fall können am Rad bzw. Drehkörper angebrachte Ausgleichsgewichte dafür sorgen, dass die Rotationsachse soweit wie möglich identisch mit der Hauptträgheitsachse ist. Diesen Vorgang nennt man „Auswuchten“.

Auch an Rädern von Dampflokomotiven wurden Gegengewichte zum Massenausgleich verwendet, wobei in diesem Fall nicht nur Asymmetrien der Radkörper sondern zusätzlich auch die an den Drehzapfen angelagerten schweren Kuppel- und Treibstangen mit „auszugleichen“ sind

Ausnutzung der Fliehkraft

Blide mit beweglichem Gegengewicht im Château des Baux, Frankreich (Rekonstruktion)

Weltraumlift, Schema

Die mittelalterliche Wurfwaffe Blide hatte einen Wurfarm mit einem in der Verlängerung hinter der Drehachse angebrachten, sehr schweren Gegengewicht. Dieses erteilte beim Freisetzen der Arretierung dem relativ leichten Wurfarm eine genügend schnelle Drehbewegung, nach der letztlich die Fliehkraft das Geschoss aus der offenen Seilschlinge hinausschnellen ließ.

Bei einem theoretisch denkbaren Weltraumlift soll ein Gegengewicht für die Aufhängung eines Seils sorgen, an dem Lasten in den Weltraum transportiert werden können. Das Gegengewicht sorgt dafür, dass der Schwerpunkt des Seils auf dem geostationären Orbit liegt, damit die Fliehkraft die Erdanziehungskraft ausgleicht.

Regelung oszillierender Bewegung

Metronom mit verschiebbarem Gewicht und festem Gegengewicht

Metronom: Ein aufziehbares Metronom hat ein verschiebbares Gewicht das an einem Pendel befestigt ist. Das Pendel wird mit einem Federmechanismus in Schwung gehalten. Durch die Position des Gewichts kann das Tempo der Oszillation eingestellt werden.

Funkanlagen

Effektive Antennenanlagen funktionieren besser, wenn sie gegen ein ausgeprägtes metallisches Erdnetz arbeiten, dieses wird auch als „Gegengewicht“ bezeichnet.

Einzelnachweise

1. ↑ http://inventors.about.com/library/inventors/blelevator.htm

Weblinks

•  Commons: Gegengewichte – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien