Hallo,
ich hoffe, ich kriege endlich wieder Licht in meinem Kopf.
Ich habe eine kleine Werkzeugmaschine, wobei ein Teil aus folgendem
besteht:
Es gibt ein Schneckengetriebe (Hohlwelle + Zahnrad). Am dessen Zahnrad
ist ein Drehteller befestigt, das zum Rotieren gebracht wird (im
horizontalen Zustand). Auf den Drehteller kommt ein Werkstück einer
inhomogenen Form.
Ich brauche die Leistung für das Getriebe, um daraus den geeigneten
Motor auszuwählen.
Die Leistung kann ich über Drehmoment berechnen. Drehmoment =
Geschwindigkeit x Hebelarm = Leistung / (2 x pi x n) (Ausgangsdrehzahl
ist gegeben)
Frage: Ist mein Hebelarm vom Schwerpunkt der Welle bis zum Schwerpunkt
des Drehtellers und Werkstücks, das auf dem Drehteller befestigt worden
ist? Wenn ja, ist der Schwerpunkt unmöglich zu bestimmen.
Wie bestimme ich meinen Drehmoment dann? Oder kann ich sofort Leistung
ermitteln? Wenn ja, wie?
Ich hoffe, ich erhalte ein paar Antworten. Und tausend Dank im Voraus!
Gast
Da verwechselst du etwas.
Um ein Werkstück einfach nur zu drehen, brauchst du nur die Leistung,
die erforderlich ist, um die Reibung im Antriebssytem zu überwinden.
(ok, wenn du es ganz schnell drehst, kommt noch die Luftreibung hinzu).
Schwerpunkte und Hebelarme spielen da keine direkte Rolle.
Erst, wenn du auf das Werkstück eine Kraft ausübst (was vermutlich der
Sinn einer Werkzeugmaschine ist), kannst du weiterrechen. Das benötigte
Drehmoment ist dann halt der Hebelarm zwischen Kraftangriffspunkt und
Drehpunkt multipliziert mit der senkrecht in der Drehebene dazu
wirkenden Kraft.
Oliver
Kaki schrieb:> Frage: Ist mein Hebelarm vom Schwerpunkt der Welle bis zum Schwerpunkt> des Drehtellers und Werkstücks, das auf dem Drehteller befestigt worden> ist? Wenn ja, ist der Schwerpunkt unmöglich zu bestimmen.
Eher der Normalabstand vom Schwerpunkt (Drehteller plus Werkstück) zur
Antriebswelle.
> Wie bestimme ich meinen Drehmoment dann? Oder kann ich sofort Leistung> ermitteln? Wenn ja, wie?
Wenn sich das Drehteller mit dem Werkstück einmal dreht, dann brauchst
du überhaupt keine Kraft mehr und damit auch keine Leistung (unter der
Annahme, dass Reibung und Luftwiderstand Null sind).
Für eine seriöse Antwort sind wohl mehr Infos notwendig. Also:
-) Falls Hausübung, die gesamte Aufgabenstellung
-) Falls nicht Hausübung, ebenfalls die gesamte Aufgabenstellung (was
willst du tun).
Wenn es nur darum geht, das Werkstück in Rotation zu versetzen,
berechnest du das Drehmoment aus Trägheitsmoment und
Winkelbeschleunigung.
Die erforderliche Leistung erhältst du dann mit der erforderlichen
Winkelgeschwindigkeit bzw.-beschleunigung, je anch dem worum es dir
geht.
Greifen noch externe Kräfte an (Zerspankräfte, zB.), musst du mit den
maximalen Hebelarm mit einbeziehen und auch so Geschichten wie
Stöße, bei unterbrochenem Schnitt(beispielhaft).
Aber man kann aus der Fragestelung nicht wirklich herauslesen was du vor
hast.
Präzisiere das mal etwas. :)
Gerd schrieb:> Greifen noch externe Kräfte an (Zerspankräfte, zB.), musst du mit den> maximalen Hebelarm mit einbeziehen und auch so Geschichten wie> Stöße, bei unterbrochenem Schnitt(beispielhaft).
Naja, bei stoßweisem Eingriff darf die Drehzahl ja durchaus schwanken
(und tut es auch). Dann wird ein Teil des Moments aus der Rotation
gewonnen. Zumindest bei einer Drehmaschine.
Kaki schrieb:> Es gibt ein Schneckengetriebe (Hohlwelle + Zahnrad). Am dessen Zahnrad> ist ein Drehteller befestigt, das zum Rotieren gebracht wird (im> horizontalen Zustand). Auf den Drehteller kommt ein Werkstück einer> inhomogenen Form.
Das hier sieht aber eher nach Rundtisch aus. Da ergibt sich das
benötigte Drehmoment eher aus
1.) dem Maximum der benötigten Zerspankräfte multipliziert mit
2.) dem Maximum der Auskragung eines Werkstücks auf dem Drehteller
(also kurz gesagt: Dem Maximalabstand in der Drehtellerebene von
Werkzeug und Rundtischmitte) multipliziert mit
3.) dem Kehrwert des Getriebewirkungsgrads (beim selbsthemmenden
Schneckengetriebe unter 50%) multipliziert
4.) mit dem Sicherheitsfaktor für unvorhersehbare Einflüsse.
Da kommt schon etwas zusammen.
Ja, es greifen Zerspankräfte von außen an. Der Schnitt verläuft homogen,
allerdings werden an vier Stellen größere Schnittkräfte gebraucht, da
die Dicke des Werkstücks kurzzeitig größer wird.
Die Geschwindigkeit des Werkstückes ist sehr langsam und der Welle 40
cm/min.
Wie ich schon sagte, ich brauche die Leistungsangabe für den Motor,
dieser soll die derzeitige Handkurbel ersetzen. Es ist doch richtig,
dass die Leistung die auf die Welle übertragen wird, die gleiche für den
Motor gelten muss, oder?
1). Max der Zerspankräfte ist dann m x g, wobei Masse das Gewicht des
ganzen Werkstücks darstellt?
2). Reicht es, wenn ich paar mal drehe und schaue, ob das Getriebe
schnell aufhört sich zu drehen? (für die Selbsthemmung) Und wenn ja,
soll ich dann genau 0,5 nehmen? Blöderweise haben wir überhaupt keine
Daten da, weil der Entwickler außer 3D-Zeichnung nichts hinterlassen
hat.
3). Gibt es eine Standardgröße für Sicherheitsfaktor? Oder wo kriege ich
es her?
4). Muss da nicht noch Haftreibung bestimmt werden? Und die kriege ich
durch die Angaben des Werkstoffes raus, oder?
Habt ihr niemanden in der Firma, der Vorerfahrung mit Antrieben hat? Dir
fehlen offenbar die gesamten Grundlagen. Nimms mir nicht übel, aber so
wird das nie was.
Die Leistungen sind nicht zwingend gleich, weil bei jeder
Energieumwandlung Verluste anfallen. Also
P(Motor,elektrisch)>P(Motor,mechanisch)>P(Getriebe,Abtrieb) usw.
Bei der Aufgabenstellung ist es auch wichtig, sich über Massenträgheiten
und die Regelung des Antriebs Gedanken zu machen, sonst schwingt sich
nämlich der Antrieb an jeder "Beule" des Werkstücks auf und macht dir
schöne Rattermarken ins Werkstück. Im ungünstigesten Fall baut sich da
eine selbst erregte Schwingung auf, die dir die ganze Maschine zerlegen
kann.
Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann
Kaki schrieb:> 1). Max der Zerspankräfte ist dann m x g, wobei Masse das Gewicht des> ganzen Werkstücks darstellt?
Ich fürchte, ab diesem Punkt solltest Du ein Foto und eine _sehr
sorgfältige_ Problembeschreibung bringen.
Ich kenne gerade kein System, bei dem das Werkstück irgendwo rotierend
festgeschraubt wird, wo die Zerspankräfte kleiner als die Gewichtskräfte
sind - eher in Größenordnungen darüber.
Generell haben Zerspannkräfte und Gewichtskräfte nichts miteinander zu
tun.
Kaki schrieb:> [...] Blöderweise haben wir überhaupt keine> Daten da, weil der Entwickler außer 3D-Zeichnung nichts hinterlassen> hat.
Ah, hier liegt der Hund begraben.
Kaki schrieb:> Wie ich schon sagte, ich brauche die Leistungsangabe für den Motor,> dieser soll die derzeitige Handkurbel ersetzen.
Na ja dann kann der Motor nicht so riesig und die Zerspankräfte nicht so
gigantisch sein.
Ein Motor mit 200W Dauerleistung dürfte genügen einen Handkurbelantrieb
zu ersetzen, interessanter ist hier die Drehzahl und das Drehmoment.
Mir ist bewusst, dass die Aufgabe sehr umfangreich ist. Deshalb habe ich
mich an euch gewendet, aber anscheinend ist es zu umfangreich.
Kennt jemand eine gute Seite, wo es Grundlagen gibt, die mir dafür
notwendig sind? Oder hat jemand Zeit mir eine Liste zu erstellen, über
was ich mich informieren muss, um etwas mehr Durchblick zu bekommen?
Das Thema interessiert mich sehr, daher bin ich bereit mich ausführlich
darüber zu informieren. Zeit habe ich genug dafür.
Kaki schrieb:> Kennt jemand eine gute Seite, wo es Grundlagen gibt, die mir dafür> notwendig sind?
Buch über Mittelstufen oder Oberstufenphysik Kapitel Mechanik
Unterkapitel Drehbewegungen.
Kaki schrieb:> Kennt jemand eine gute Seite, wo es Grundlagen gibt, die mir dafür> notwendig sind? Oder hat jemand Zeit mir eine Liste zu erstellen
Ansonsten gehts noch? SELBST!
