Hallo,
ich möchte mir einen Zugtester selber bauen (Hobby). Der soll u.a.
geleimte Hölzer zerreissen und dabei eine Kraft (N) aufzeichnen. Das
Ganze soll eine relativ kleine Bauform haben und mit einem Akku
betrieben werden können. Die maximal Kraft lege ich mal so auf 250kg
also ~2500N die der Motor aufbringen müsste.
Meine Fragen:
1.: Wie kann ich eine Spindel (o.ä.) mit einem relativ kleinem Motor
betreiben der die Bewegung nach oben macht und dazu noch eine Kraft von
250kg aufbringen kann.
2: Wie kann man am besten die Kraft aufzeichnen (DMS, oder über den
Motorstrom?!?!)
Im Anhang habe ich mal schematisch aufgezeichnet was ich so meine,
vielleicht habt Ihr noch Ideen wie die "schwarze" Box von Innen aussehen
könnte?!
vielen Dank!
Alex schrieb:> 1.: Wie kann ich eine Spindel (o.ä.) mit einem relativ kleinem Motor> betreiben der die Bewegung nach oben macht und dazu noch eine Kraft von> 250kg aufbringen kann.
Hydraulikzylinder. Pumpe hierzu an den Motor anflanschen
>> 2: Wie kann man am besten die Kraft aufzeichnen (DMS, oder über den> Motorstrom?!?!)
mit einem Drucksensor
Such dir erst mal eine Spindel plus Lagerung die 2500N aushält.
Messen des Motorstroms wird nur schlechtes Schätzen werden. Du brauchst
also eine Kraftmessdose bis 2500N Zugkraft. Evt. über einen Hebel auch
Druckkraft, bzw je nach Hebelübersetzung andere Kräfte.
Die Spindel musst du mit einer entsprechend starken Untersetzung
anfahren. Also ein 1000:1 Getriebe, das aber auch die mechanischen
Kräfte aushalten muss.
Viel Spass beim Suchen, zumals nicht viel kosten soll.
Ich würde da eher an einen Hydraulikzylinder denken.
Schreiber schrieb:> Alex schrieb:>> 1.: Wie kann ich eine Spindel (o.ä.) mit einem relativ>> kleinem Motor betreiben der die Bewegung nach oben macht>> und dazu noch eine Kraft von 250kg aufbringen kann.>> Hydraulikzylinder. Pumpe hierzu an den Motor anflanschen
Hallo?! Jemand zu Hause? Es wurde nach 2500 Newton gefragt,
nicht nach 2500 Kilonewton .
Alex schrieb:> 1.: Wie kann ich eine Spindel (o.ä.) mit einem relativ kleinem Motor> betreiben der die Bewegung nach oben macht und dazu noch eine Kraft von> 250kg aufbringen kann.
Eine Möglichkeit wäre eine Kugelumlaufspindel. Die hat im Gegensatz zu
einer normalen Gewindespindel eine sehr kleine Reibung und kann große
Kräfte erzeugen. Ich habe z.B. mit einem 20W-DC-Motor mit angeflanschtem
Planetengetriebe (ich glaube ca. 80:1) eine Kugelumlaufspindel
angetrieben und konnte damit locker 700kg erzeugen.
>> 2: Wie kann man am besten die Kraft aufzeichnen (DMS, oder über den> Motorstrom?!?!)
Ich würde Dehnmeßstreifen an einer der Aufhängungen (oben oder unten)
nehmen.
Udo Schmitt schrieb:> Such dir erst mal eine Spindel plus Lagerung die 2500N aushält.
Also, Kinder...
"Mindestbruchkräfte für Schrauben, metrisches ISO-Gewinde,
Festigkeitsklasse 3.6 [die niedrigste in der Tabelle]"
M4: 2900N (!)
...
M12: 27'800N (!!)
Zum Vergleich M12, Festigkeitsklasse 8.8: 67'400N
> Die Spindel musst du mit einer entsprechend starken Untersetzung> anfahren.
Hast Du mal gerechnet?
Annahmen: Gewindestange M10 (Steigung 1.5mm), Motor mit 1Nm
Drehmoment (mittelkleiner Schrittmotor).
Kraft an der Spindel = 2*Pi*1Nm / 0.0015m = 4189N (!!!)
(Anmerkung: Das ist eine Milchmädchenrechnung, die nur bei
Spindelwirkungsgrad von 100% stimmen würde. Mit einer
normalen Gewindestange hat man vielleicht 30%, wenn es gut
kommt. Ich wollte auch nur die Größenordnung klarmachen.)
> Ich würde da eher an einen Hydraulikzylinder denken.
Kinnersch, rechnet doch erst mal nach...
npn schrieb:> Alex schrieb:>> 1.: Wie kann ich eine Spindel (o.ä.) mit einem relativ kleinem>> Motor betreiben der die Bewegung nach oben macht und dazu noch>> eine Kraft von 250kg aufbringen kann.>> Eine Möglichkeit wäre eine Kugelumlaufspindel.
Geht auch mit einer ganz normalen Gewindespindel.
> Die hat im Gegensatz zu einer normalen Gewindespindel eine> sehr kleine Reibung
Das stimmt.
> und kann große Kräfte erzeugen.
Das geht mit jeder Spindel. Nur kann bei einer Kugelumlaufspindel
der Motor wesentlich kleiner sein, weil weniger Leistung in Form
von Reibung sinnlos verpulvert wird. Der Wirkungsgrad ist halt
besser.
> Ich habe z.B. mit einem 20W-DC-Motor mit angeflanschtem> Planetengetriebe (ich glaube ca. 80:1) eine Kugelumlaufspindel> angetrieben und konnte damit locker 700kg erzeugen.
Genau.
Auch bei Eigenbau-CNC-Frasen mit relativ kleinen Motoren können
bestialische Kräfte auftreten, wenn die Spindelsteigung entsprechend
niedrig ist. Also Vorsicht!
Alex schrieb:> 2: Wie kann man am besten die Kraft aufzeichnen (DMS, oder über den> Motorstrom?!?!)
In vielen Personenwagen findet man brauchbare Biegebalken mit DMS. Im
Zweifel über einen Hebel die Zugkraft in Druck wandelt und in den
Messbereich des Balkens untersetzen.
Possetitjel schrieb:> "Mindestbruchkräfte für Schrauben, metrisches ISO-Gewinde,> Festigkeitsklasse 3.6 [die niedrigste in der Tabelle]">> M4: 2900N (!)> ...> M12: 27'800N (!!)
Na ja es ist schon ein Unterschied zwischen Bruchkraft und max. Zuglast
:-)
Wenn ich zum Beispiel hier nach 2500N suche:
http://www.igus.de/wpck/2371/drylin_trapezgewindemutter?WT.srch=1&WT.mc_id=gadDE171&c=de&L=de&gclid=CPbI6KuQm8ICFSbHtAod9HoAmQ
Dann wirft mir der Produktfinder eine 16mm Stahlspindel mit
entsprechender Mutter als Minimum raus.
Gerade mal nachgesehen. Eine Ringöse mit M12 ist für etwa 3000-4000N
angegeben.
Wenn er das Teil nur ein paarmal benutzt kann er ja wirklich eine
Gewindestange M10 oder M12 nutzen. Lagerung wäre dann im Zweifel einfach
ein Loch in der Platte mit einer U Scheibe :-)
Nur sollte er eine steife Zugfeder einbauen, daß die
Anstiegsgeschwindigkeit der Zugkraft halbwegs linear ist, wenn er ein
Diagramm über die Zeit haben will.
Alex schrieb:> Meine Fragen:>> 1.: Wie kann ich eine Spindel (o.ä.) mit einem relativ> kleinem Motor betreiben der die Bewegung nach oben macht> und dazu noch eine Kraft von 250kg aufbringen kann.
Hmm, Gegenfrage: Bist Du ganz sicher, dass Du mit Deinem
Wissensstand mit solchen Kräften herumhantieren willst?
Solche (und noch höhere) Kräfte kann man mit Spielzeugmotoren
und Baumarkt-Material erzeugen - aber bist Du sicher, dass Du
diese Kräfte beherrschst?
Wenn irgend ein Teil zu elastisch ist, dann speichert es
erstmal Energie. Wenn das Teil dann bricht, wird die Energie
schlagartig frei. Wenn Du dann gerade in Schussrichtung stehst,
ist ggf. das Auge weg...
> 2: Wie kann man am besten die Kraft aufzeichnen (DMS, oder> über den Motorstrom?!?!)
Beides.
DMS zur Messwertaufnahme, Motorstrom zur Blockierüberwachung.
Udo Schmitt schrieb:> Na ja es ist schon ein Unterschied zwischen Bruchkraft> und max. Zuglast :-)
Ja, klar.
Ich wollte auch nur auf die Größenordnung der Kräfte an einer
Spindel hinweisen. Da wirken viel größere Kräfte, als man
spontan vermuten würde. Mit einem Spielzeugmotor und einer
Gewindespille aus dem Baumarkt kann man sich problemlos den
Finger oder Hand zerquetschen, wenn man sich clever anstellt...
> Dann wirft mir der Produktfinder eine 16mm Stahlspindel mit> entsprechender Mutter als Minimum raus.>> Gerade mal nachgesehen. Eine Ringöse mit M12 ist für etwa> 3000-4000N angegeben.
Größenordnung kommt schon hin. Man will ja nicht bis an die
äußerste Grenze dessen gehen, was der Werkstoff aushält.
Auch die Frage Zug- oder Druckbelastung spielt eine Rolle
(Ausknicken).
> Wenn er das Teil nur ein paarmal benutzt kann er ja wirklich> eine Gewindestange M10 oder M12 nutzen.
Für eine Hobby-Maschine auf jeden Fall. Wobei ich die Spindel
lieber zu groß als zu klein dimensionieren würde; schließlich
ist das übliche Spitzgewinde nicht als Bewegungsgewinde
gedacht. Naja, und gut schmieren natürlich.
> Lagerung wäre dann im Zweifel einfach ein Loch in der Platte> mit einer U Scheibe :-)
Wer's rustikal liebt... ;-)
wenn du nur die Bruchkraft ermitteln willst, also keine
Kraft-Weg-Aufzeichnung nötig ist, geht das auch viel einfacher. Du
kaufst dir eine Hängewaage, sowas hier:
http://www.westfalia.de/shops/agrishop/lebensmittelverarbeitung/messgeraete/waagen/1211877-lcd_haengewaage_200kg_angelwaage.htm
(Wenn es genauer sein soll, sowas gibts auch in gut...)
Dann machst du einen Aufbau mit einer Handspindel mit langem Hebel.
Kugelumlaufspindel ist gut, aber nicht nötig.
Noch einfacher: Ein Hebel mit z.B. 1:10 Hebelverhältniss:
H=Holz
W=Waage
o=Lager
/->
/
/
/
/
/
/
/
|---H---W---------o
| /
|_______________o
Alex schrieb:> ich möchte mir einen Zugtester selber bauen (Hobby). Der soll u.a.> geleimte Hölzer zerreissen und dabei eine Kraft (N) aufzeichnen. Das> Ganze soll eine relativ kleine Bauform haben und mit einem Akku> betrieben werden können. Die maximal Kraft lege ich mal so auf 250kg> also ~2500N die der Motor aufbringen müsste.
Mir fällt da ein mechanischer Wagenheber ein, da sollte auch 1 T möglich
sein. Und ich glaub mich zu erinnern, auch Modelle mit 12V Elektromotor
gesehen zu haben.
MfG Klaus
Possetitjel schrieb:>> Alex schrieb:>>> 1.: Wie kann ich eine Spindel (o.ä.) mit einem relativ>>> kleinem Motor betreiben der die Bewegung nach oben macht>>> und dazu noch eine Kraft von 250kg aufbringen kann.>>>> Hydraulikzylinder. Pumpe hierzu an den Motor anflanschen>> Hallo?! Jemand zu Hause? Es wurde nach 2500 Newton gefragt,> nicht nach 2500 Kilonewton .
schon, aber damit wird aus der Kraftmessung eine viel einfachere
Druckmessung. Und mit einem doppeltwirkenden Zylinder kann man auch
relativ einfach ziehen. Das erleichtert die Konstruktion erheblich.
Bei der Kraft dürfte allerdings eine Pneumatik ausreichen, da spart man
sich die Sauerei mit dem Öl. Ein einstellbarer Druckminderer, ein paar
Ventile und eine Druckmessdose und schon ists fertig.
Fertige, kleine Hydraulikaggregate mit einem kleinen Tank und Motor für
Akkubetrieb gibts beim Anhängerzubehör.
Noch sehr viel kleiner, einfacher und günstiger wirds wenn man eine
Handpumpe verwendet und einen Manometer mit Schleppzeiger einsetzt. Dann
brauchts weder Strom noch Akku und für diese Größenordnung ist das
völlig ausreichend.
Thomas schrieb:> Nicht klein, aber für <100€ 2 Tonnen:> http://www.amazon.de/Wagenheber-elektrisch-Hubkraft-Hubhöhe-12-35/dp/B004D44TPG/ref=pd_cp_ce_0>> Falls zu sperrig, hätte man schonmal Spindel, Lager, Mutter und einen> akkutauglichen 12V-Getriebemotor zum kompakter verbasteln
und nach drei mal messen ists kaputt. Dazu noch die Probleme mit der
Kraftmessung. Die Druckkraft will zudem auch erstmal in eine Zugkraft
verwandelt werden. Nicht schwierig, aber dafür sperrig.
Schreiber schrieb:> und nach drei mal messen ists kaputt.
Ja, ja. Ich hatte schon auch schon befürchtet, daß meine Idee absolut
nicht großserientauglich ist.
MfG Klaus
Schreiber schrieb:>>> Hydraulikzylinder. Pumpe hierzu an den Motor anflanschen>>>> Hallo?! Jemand zu Hause? Es wurde nach 2500 Newton gefragt,>> nicht nach 2500 Kilonewton .>> schon, aber damit wird aus der Kraftmessung eine viel einfachere> Druckmessung.
Stimmt. Ist mir nach Absenden auch eingefallen :)
> Bei der Kraft dürfte allerdings eine Pneumatik ausreichen, da> spart man sich die Sauerei mit dem Öl.
Ja - handelt sich allerdings das Problem mit der Energiespeicherung
ein (Federwirkung der Luft). Kein Drama, muss man aber bedenken.
> Noch sehr viel kleiner, einfacher und günstiger wirds wenn man> eine Handpumpe verwendet und einen Manometer mit Schleppzeiger> einsetzt.
Ja, die kleinen Werkstattpressen machen das ja so. Da wird aber die
eine oder andere Null zuviel am Preis sein...
> Dann brauchts weder Strom noch Akku und für diese Größenordnung> ist das völlig ausreichend.
Naja, im Grunde tut es auch ein hinreichend große Schraubzwinge,
die man ummodelt. Nur die Kraftmessung bleibt ein Problem.
Schreiber schrieb:>> Falls zu sperrig, hätte man schonmal Spindel, Lager,>> Mutter und einen akkutauglichen 12V-Getriebemotor zum>> kompakter verbasteln
Hmm. Sieht gar nicht so falsch aus.
> und nach drei mal messen ists kaputt.
Nach meinen Erfahrungen mit so einem kleinen 12V-Kompressor
denke ich: Als erstes gibt der Motor auf.
> Dazu noch die Probleme mit der Kraftmessung. Die Druckkraft> will zudem auch erstmal in eine Zugkraft verwandelt werden.> Nicht schwierig, aber dafür sperrig.
Naja. Vorteile:
Fertig.
Bezahlbar.
Für die vorgesehene Belastung (2.5kN) geeignet.
Geht viel einfacher mit einem Wagenheber und einem Druckmesser am
Wagenheber,mit welchem man anhand der Fläche des Hydraulikzylinders die
wirkende Kraft berechnet.
Dann muss man sich nur noch aus ein paar Balken oder ähnlichem Material
einen Teststand bauen, wo man den Wagenheber reinstellen kann. Z.B.
indem man eine L-förmige Struktur baut und am Ende einen Balken lagert,
wo man den Wagenheber drunterstellt.
Vielen Dank,
viele gute Ideen die ich ersteinmal sammeln muss.
Also für mich kommt nur ein Getriebemotor plus Spindel in Betracht...bin
ja Elektriker, da brauch man keine Luft oder Hydraulik...;-)
Strom(Akku) ist auch einfacher zu händeln, finde ich...
Auch kann es ruhig ein paar Mark kosten...
Sehr Interessiert mich diese Aussage vom npn(Gast), hast du noch die
Typen parat, würde mich gerne mal in die Datenblätter einlesen...?
> Eine Möglichkeit wäre eine Kugelumlaufspindel. Die hat im Gegensatz zu> einer normalen Gewindespindel eine sehr kleine Reibung und kann große> Kräfte erzeugen. Ich habe z.B. mit einem 20W-DC-Motor mit angeflanschtem> Planetengetriebe (ich glaube ca. 80:1) eine Kugelumlaufspindel> angetrieben und konnte damit locker 700kg erzeugen.>>>> 2: Wie kann man am besten die Kraft aufzeichnen (DMS, oder über den>> Motorstrom?!?!)> Ich würde Dehnmeßstreifen an einer der Aufhängungen (oben oder unten)> nehmen.
Hallo,
nehmen wir mal an ich nehme einen Gleichstrommotor mit Planetengetriebe
und eine Kugelumlaufspindel. Wie genau kann ich dann die Kraft messen,
wenn ich das mit einem DMS machen will?
Ich könnte den DMS an einen Eisen „kleben“ welches der Zuglast
ausgesetzt ist und sich nicht "mitdreht". (Siehe Anhang)
Das schwarze ist „normales Eisen“ (S235JRG2 – 10x10mm), wie berechne ich
die möglich Dehnung und die daraus resultierende Kraft die der DMS
misst?
Finde darüber zu wenig im Netz…besten Dank!
Alex schrieb:> Das schwarze ist „normales Eisen“ (S235JRG2 – 10x10mm), wie berechne ich> die möglich Dehnung und die daraus resultierende Kraft die der DMS> misst?
Gar nicht. Entweder du hast ein Stück Metall das in dem gewünschten
Messbereich eine elastische Längenänderung macht, klebst da einen (2,
4?) passenden DMS drauf und ermittelst durch Referenzmessungen mit
Gewichten was du misst, oder du kaufst dir einen fertigen passenden
Kraftaufnehmer.
Die Idee mit einer normalen Personenwaage ist bei geeigneter Mechanik
vieleicht gar nicht so schlecht, allerdings müsstest du da die
Elektronik (teilweise) selbst entwickeln, weil die Waage zu lange für
einen Messwert braucht.
Mit der Originalelektronik könntest du aber zumindest deine Elektronik
abgleichen.
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