Massenkräfte

In Folge der Hubbewegung der Kolben und Pleuel sowie infolge des ungleichförmigen Übertragungsverhaltens des Kurbeltriebs treten Massenkräfte auf, die sich in den Motorlagern abstützen und benachbarte Strukturen zu Schwingungen anregen.

Die Massenkräfte der linear bewegten Teile des Kurbeltriebes (oszillierende Massen) lassen sich durch folgende Formel näherungsweise berechnen:.

Ordnung aufgrund ihrer geringen Größe meistens vernachlässigbar sind. Die Massenkraft 2.. Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle
.. Kurbelradius
.... Oszillierende Massenkraft
.

.... Oszillierende Masse
... Verhältnis von Kurbelradius zu Pleuellänge
... Zeit seit durchlaufen des oberen Totpunktes

Hierbei sind die beiden Teile innerhalb der Klammer zu beachten, ergibt die Massenkraft 1. Ordnung, ergibt die Massenkraft 2. Ordnung. Ordnung oszilliert mit doppelter Kurbelwellendrehzahl, kann also nur mittels Ausgleichswellen oder Mehrzylinderanordnungen (mind. 6 Zylinder) kompensiert werden.
Theoretisch treten nicht nur 1. und 2. Ordnung auf, sondern unendlich viele Ordnungen, die jedoch ab der 3.

Massenausgleich

Die rotierenden Massen des Kurbeltriebs können durch Gegengewichte an der Kurbelwelle ausgeglichen werden.

Lanchester-Ausgleich (Abb.
Um Massenkräfte 2. Bei Reihenmotoren mit weniger als 6 Zylindern und V-Motoren mit weniger als 8 Zylindern kommen oft Ausgleichswellen zum Einsatz. und 2.Oszilierende Massenkräfte 1. Ordnung können bei Mehrzylindermotoren durch eine geschickte Anordnung der Zylinder vermieden oder vermindert werden. Ordnung auszugleichen benötigt man mindestens 6 Zylinder beim Reihenmotor oder 8 Zylinder beim V-Motor, oder Ausgleichswellen, auf denen entsprechende Ausgleichsunwuchten mit doppelter Kurbelwellen-Drehzahl umlaufen (z.B.2)).