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Forum: Offtopic HubbewegungeinerHebebühne


Autor: Tobias Lampe (tobias1)
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Hallo !

Ich möchte die Hubbewegung einer Hebebühne mit einer Spindel 
realisieren.
Die Spindel muss dazu eine Axialkraft von ca 31500 N auf die Hubarme 
ausüben.
Es ist vorgegeben, einen Elektromotor zu benutzen (ich weiss Hydraulik 
wäre wahrscheinlich schlauer).

Nun meine Fragen:
- worauf muss ich bei der Wahl der Gewindesteigung der Spindel achten; 
nur darauf, dass Selbsthemmung gegeben ist und das die Hubbewegung in 
einer annehmbaren Zeit vollzogen wird ?
- woraus ergibt sich das vom Motor aufzubringende Drehmoment bzw. wo 
kann Formeln diesbezüglich nachschlagen (Literaturtips?) ?
- woraus ergibt sich der Spindeldurchmesser ... sämtliche Formeln die 
ich benutzt habe ergaben einen gefühlsmäßig viel zu kleinen Durchmesser 
!?

Vielen Dank für eure Antworten schonmal im Voraus !

MfG Tobias

Autor: Max M. (xxl)
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>- worauf muss ich bei der Wahl der Gewindesteigung der Spindel achten;
>nur darauf, dass Selbsthemmung gegeben ist und das die Hubbewegung in
>einer annehmbaren Zeit vollzogen wird ?
Gewindespindeln mit einem Winkel unter 45° sind immer selbsthemmend.
Außer den üblichen Spindeln sind andere Typen mit steilerem Winkel
auch schwer beschaffbar und wahrscheinlich auch zu teuer.
Die Dauer der Hubbewegung ist von der Drehzahl und der Strecke
abhängig. Dafür ist ein Getriebe mit einer geschätzten Nutzdrehzahl
von 50-100 U/Min nötig, was die Sache erheblich verteuert.
>- woraus ergibt sich das vom Motor aufzubringende Drehmoment bzw. wo
>kann Formeln diesbezüglich nachschlagen (Literaturtips?) ?
Na, von der Last und den Summenkräften die auf die Hubmechanik
umgeleitet werden. Das müsste in jedem Tabellenbuch für Elektrotechnik,
Mechatronik oder Antriebstechnik zu finden sein oder man versucht mit 
Google sein Glück.
>- woraus ergibt sich der Spindeldurchmesser ... sämtliche Formeln die
>ich benutzt habe ergaben einen gefühlsmäßig viel zu kleinen Durchmesser
Das hängt von der gesamten Last und den dabei auftretenden konstruktiven
(mechanischen)Spannungen ab. Wird die Spindel auf ZUG belastet
ist eine Berechnung auf Zug anzuwenden. Wird die Spindel auf DRUCK 
beansprucht wäre die Berechnung auf Biegung wie bei einer Stütze 
anzuwenden. Dafür brauch man aber schon in wenig Erfahrung und
ist nicht mal eben so zu berechnen. Vom Aufwand vergleichbar
mit der statischen Berechnung eines Hauses.

Soll die Bühne für ein Fahrrad oder Moped sein? Ich meine das
das vor ein einigen Wochen hier schon mal gefragt und ausführlich 
abgehandelt wurde.
Mein Vorschlag: Bau dir einen Scherenhebebühne und kauf dir bei
Aldi den Wagenheber der da gerade angeboten wird (16-17Euro).
Den bauste unter die Verbindungswelle des Scherenlagers und hast
damit mit einfachen Mitteln eine Bühne die auch funktioniert und
hoch belastbar ist. In der Bucht werden fertige Geräte angeboten
wo man sich einige Details abschauen kann.
Ebay-Artikel Nr. 380181582930

Autor: Dieter Werner (dds5)
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Meine LKW Werkstatt hat eine Radgreifer-Hebebühne mit 4 Säulen zu je
6,5 t.
Ich schätze die Spindeln auf etwa 50mm Durchmesser, habe aber keinen 
Überblick welche Motorleistung da installiert ist.

Da man bekanntlich aber für 1kW auch 1000 Nm/s schreiben kann, sollte 
ein Ansatz möglich sein.


@Max
> Gewindespindeln mit einem Winkel unter 45° sind immer selbsthemmend.

Das möchte ich ja ganz stark anzweifeln.

Autor: Max M. (xxl)
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>Das möchte ich ja ganz stark anzweifeln.
Hast recht, es muss heißen:
Gewindespindeln mit einem Winkel ÜBER 45° sind immer selbsthemmend.

Autor: Matthias S. (da_user)
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Wie wärs mit Spiraliftern?

Autor: Nick Müller (muellernick)
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> Gewindespindeln mit einem Winkel ÜBER 45° sind immer selbsthemmend.

Auch falsch. Sogar doppelt. Der Steigungswinkel von Gewinden beginnt 
quer zur Längsachse zu zählen (aufgewickelte Rampe). Selbst 
Trapezgewinde-Spindel mit Normsteigung sind nicht selbsthaltend. 
Spätestens nach etwas rütteln geht es  wieder ein Stück weiter. 
Kugelumlaufspindel (die deutlich weniger Reibung hätten) sind überhaupt 
nicht selbsthemmend.

Zur Berechnung (blablaStatikHaus):
Wird die Spindel auf Druck belastet, dann wird nach "Eulerscher 
Knickung" gerechnet. Ist zwar nicht so banal wie auf Zug, aber immer 
noch mit Bleistift + Papier + Taschenrechner lösbar (Zeitvorgabe in 
einer TechMech-Prüfung wären etwa 5 Minuten).

Die Spindel in der Hebebühne sind sicherlich auf Zug belastet, das 
machts einfacher und sicherer.

Bei Hebezeugen einen gehörigen Sicherheitsfaktor einplanen! > 2


Gruß,
Nick

Autor: Warren Spector (jcdenton)
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nick, hättest ihm ja wenigstens gleich die formel hinschreiben sollen.

das drehmoment ergibt sich einfach aus dem radius der spindel (mittlerer 
flankendurchmesser) als hebelarm.

wirkungsgrad bei trapezspindeln ist aber unglaublich schlecht = 10%

sinnig wäre es die spindel eventuell auf zug zu belasten, also oben im 
rahmen der bühne aufzuhängen und die muttern wandern zu lassen. die 
zugbelastbarkeit ist nämlich erheblich größer.

Autor: Nick Müller (muellernick)
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> zugbelastbarkeit ist nämlich erheblich größer.

Die ist durch das Gewinde beschränkt. Werte findet man bei Mädler 
(www.maedler.de). Bestellen kann man da auch. :-)
Vorzugsweise eine GG-Mutter oder Bronze nehmen.

Formel findet man bei ... Wikipedia unter "Euler Knickung" :-)


Gruß,
Nick

Autor: Warren Spector (jcdenton)
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trotzdem größer :)

Autor: Nick Müller (muellernick)
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> trotzdem größer :)

Muss nur kurz genug sein! :-P
(Dann wäre aber die Rechnung nach Euler zu pessimistisch)


Gruß,
Nick

Autor: Warren Spector (jcdenton)
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nun, bei einer hebebühne gehe ich von etwa 2 meter hubhöhe aus. und bei 
nur 31500 N landen wir bei einer recht dünnen spindel, wenns rein um die 
zug/druckbelastung geht, und die knickung aufgrund länge irrelevant 
wäre.

zudem gehe ich davon aus, das sich das gewicht auf 2 spindeln verteilen 
wird. denke eine auf zug belastete spindel könnte wirklich deutlich 
dünner ausgelegt werden.

alleine wenn ich da an die schwingungen durch motorantrieb usw denke 
wäre mir wesentlich wohler wenn die spindel entweder großzügig 
überdimensioniert oder auf zug belastet wäre. letzteres kommt finanziell 
günstiger

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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da ist noch eine andere frage: wie lange soll die ganze maschinerie denn 
halten? 31kN sind immerhin drei tonnen, etwa vergleichbar mit dem 
gewicht von zwei mittelklasse-autos.

bei den spindeln würde ich nicht auf zug/druck achten, das problem 
solcher anlagen ist sowieso, daß die buchsen regelmäßig zerfallen. die 
verschleißen halt einfach. deswegen lieber etwas größer auslegen als 
vielleicht rein rechnerisch gefordert, damit das ganze hält. und schon 
ist's egal ob die spindel auf druck oder zug belastet wird, sie wird auf 
druck aushalten. jede spindelgetriebene hebebühne belastet die spindeln 
wohl auf druck und gelagert sind sie auch immer oben und unten. es kommt 
auch wegen der sicherheit eine zweite buchse pro spindel dazu. diese ist 
im normalbetrieb unbelastet und verhindert einen absturz des armes wenn 
die eigentliche tragbuchse versagt. schließlich möchte man unter der 
gehobenen last auch sicher arbeiten können, wenn dir zwei tonnen auto 
aus zwei meter höhe auf die birne fallen ist's das gewesen und man 
braucht keinen krankenwagen mehr rufen!

zweites problem wenn du zwei spindeln einsetzt: die müssen synchron 
laufen sonst hängt die last ein wenig schief und beide erreichen nicht 
gleichzeitig ihre endposition. das kann man entweder mit servoantrieben 
machen oder wie es häufiger der fall ist mit einer kette, die unter der 
bühne läuft. eine der spindeln wird oben über einen keilriemen von einem 
motor angetrieben, die andere läuft über die im boden angebrachte kette. 
die drehzahl der spindeln dürfte so um 200 u/min liegen, also schon 
recht schnell.

die antriebsleistung ist eher gering, je nach größe der bühne eine 2-5kw 
dreiphasen-asynchronmaschine für beide spindeln zusammen. für deine drei 
tonnen sollten 4-5kw locker reichen ohne daß sich der motor quälen muß. 
hängt aber auch von der steigung der spindeln ab, die du verwenden 
willst.

zu guter letzt müssen solche hebebühnen wo unter der gehobenen last 
gearbeitet wird regelmäßig vom TÜV überprüft werden. also vielleicht 
nicht lieber doch was fertiges funktionierendes kaufen?

Autor: Tobias Lampe (tobias1)
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vielen Dank für die zahlreichen Antworten haben mir sehr weiter geholfen 
und hab auch viele neue Anregungen daraus gezogen !
hab die Berechnungen letzendlich per Rolof und Matek gemacht und dann 
noch bissl was draufgehauen damit das ganze halt sicher ist...
wenn sich weiter Probleme ergeben meld ich mich nochmal

mfg tobias

Autor: Max M. (xxl)
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>die antriebsleistung ist eher gering, je nach größe der bühne eine 2-5kw
>dreiphasen-asynchronmaschine für beide spindeln zusammen. für deine drei
>tonnen sollten 4-5kw locker reichen ohne daß sich der motor quälen muß.
>hängt aber auch von der steigung der spindeln ab, die du verwenden
>willst.

So viel Antriebsleistung brauchste nicht wenn ein ordentlich
ausgelegtes Getriebe eingebaut wird, denn die Spindeln sollen sich
ja nicht mit 1300 U/min oder 2700 U/min drehen, sondern so mit 50-
100 U/min. Ich denke 1,5-2Kw sind da auch noch zu viel.

>zu guter letzt müssen solche hebebühnen wo unter der gehobenen last
>gearbeitet wird regelmäßig vom TÜV überprüft werden. also vielleicht
>nicht lieber doch was fertiges funktionierendes kaufen?

TÜV ist nur bei gewerblich genutzen Bühnen so aber wenn es ohnehin
eine für Autos sein soll ist der Kauf einer Gebrauchten unbedingt
zu empfehlen. Notfalls muss man etwas Geduld bei der Suche haben.
Selbstbau ist auf Grund der komplexen Kräfte, nicht nur für die
Spindel, sondern auch für die Säulen, der Bodenverankerung und den
Auslegern mehr eine Sache für erfahrene Profis, mal von der
Materialgüte und der Verarbeitung ganz abgesehen.

Autor: Warren Spector (jcdenton)
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was meinst du mit buchsen ? die spindelmuttern ?

dafür gibts zulässige tragzahlen vom hersteller, mit denen man die 
lebensdauer ausrechnen kann.

und natürlich würde ich das ganze mit gehörig sicherheit auslegen. 3-4 
fach mindestens.

die motorleistung kann man ganz genau ausrechnen, wenn man die 
gewünschte hubgeschwindigkeit nimmt, und mit den 10% wirkungsgrad der 
spindel rechnet.

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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an "unserer" bühne ist ein 3kw drehstromantrieb dran. der muß sich bei 
zwei tonnen auto schon etwas bemühen, dreht das ganze aber locker durch. 
also lieber etwas zuviel als etwas zu wenig dranschrauben. die spindeln 
laufen nach augenmaß mit etwa 200 u/min und nicht mit 1300... damit 
würde man auch nur das ganze fett abschleudern.

übrigens sollte man nicht damit rechnen daß die buchsen bzw. fachdeutsch 
spindelmuttern vor dem zerfall gewechselt werden. wer weiß schon wie oft 
die bühne gelaufen ist und mit welcher last? keiner. solange die bühne 
funktioniert werden die garantiert nicht gewechselt, sondern erst wenn's 
wirklich nicht mehr geht.

Autor: Nick Müller (muellernick)
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> So viel Antriebsleistung brauchste nicht wenn ...

Das lässt sich ja auch ausrechnen:
Hubhöhe, AnzuhebendeGesammtmasse, Wirkungsgrad, Zeit

Der Wirkungsgrad ist steigungsabhängig, die kolportierten 10% sind aber 
falsch. Man kann 30% bis 70% ansetzen, bei Normsteigung etwa 50%. Diese 
genannten 10% (besser 0,1) ist der Reibbeiwert µ.

Hier:
<http://www.pav-antriebstechnik.de/1/13-1set.htm>; findet man die 
Wirkungsgrade. Sind aber rollgewalzte Spindeln, preiswertere sind 
gewirbelt.


Gruß,
Nick

Autor: Hjh J. (hjh_j)
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hey, ich habe so eine ähnlich Aufgabe. Weiss jemand von euch bei welchem 
Hersteller man 1Säulen-Gewindespindel-Hebebühne gibt bei denen man auch 
gleich die technischen Details einsehen kann. Also nicht nur 
max.Traglast und Geschwindigkeit sondern zB auch Ausmaße der Säule, 
Wirkungsgrad, Details über den Elektromotor....

Vielen Dank

Autor: Klaus Ausderkasse (gustavgans)
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ich weiß zwar nicht wofür das ganze gedacht ist, aber bitte die 
absicherung nicht vergessen. Wäre blöd wenn das ganze einfach mal so 
runter kommt

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