Forum: Mechanik, Gehäuse, Werkzeug Wie kann man benötigte Gegenkraft ausrechnen?


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von Roman K. (jupiter2648)


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Zum Beispiel hat eine Waschmaschine ja Gewichte drinnen,
damit sie nicht davonhüpft.

Mich würd interessieren, mit welchen Formeln man sowas ausrechnen kann.
Oder kann man das nur austesten?

Kommt das darauf an, wieviel Newtonmeter Drehmoment die Trommel erzeugt 
bei höchster Schleuderdrehzahl mit maximaler Beladung?

Danke!

von EmKo (Gast)


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Bei der Waschmaschine ist es die Zentrifugalkraft. Die lautet 
F_z=m*v^2/r.

von Nop (Gast)


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Und wie sehr die Waschmaschine rummelt, hängt nicht von der absoluten 
Beladung ab, sondern davon, wie ungleichmäßig die zu liegen kommt, 
besonders beim Schleudern.

Intuitiv würde ich tippen, daß man bei etwa halber Zuladung die größten 
Vibrationen hat, weil man bei leerer Trommel keine hat und bei 
vollgestopfter keine ungleichmäßige Lage der Wäsche entstehen kann.

Dann kommt es auch noch drauf an, was für Zuladung. Synthetikstoffe, die 
wenig Wasser ziehen, werden auch naß nicht sonderlich schwer, während 
massiv Baumwolle sich ordentlich vollsaugt.

von Base64 U. (6964fcd710b8d77)


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Roman K. schrieb:
> Oder kann man das nur austesten?

Jein. Ich vermute das da sehr viel an Erfahrungswerten mit ein fließt.

Die Trommel wird hald auch von Federn und Stoßdämpfern gehalten, also 
hat man es gleich einmal mit dynamischen Systemen zu tun.

Noch dazu ist jeder Boden bei jedem Nutzer anders rutschfest, wenn Staub 
zwischen den Füßen und dem Boden ist hat man nochmal spaß.

von Detlev T. (detlevt)


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Ich denke, die Federn müssen eine gewisse Stärke haben, um bei einer 
Unwucht der Wäsche die Energie aufzufangen. Die Gewichte dienen dann 
dazu, die Resonanzfrequenz zu senken, damit sie weit unterhalb der 
Schleuderfrequenz liegt. So wirkt das Ganze wie ein Tiefpass.

von Frank G. (frank_g53)


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Base64 U. schrieb:
> Ich vermute das da sehr viel an Erfahrungswerten mit ein fließt.

https://www.youtube.com/watch?v=cdyIQiUxrFA

von Sim J. (unimetal)


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Ansich ganz leicht.
Die gewichtskraft der Waschmaschine muss höher sein als die nach oben 
wirkende Zentrifugalkraft.

Fg: Gewichtskraft
Fz: Zentrifugalkraft
Mwä: Gewicht der Wäsche in kg
r: Abstand Schwerpunkt Wäsche zu Rotationsachse
f: Drehfrequenz (zum beispiel f=2000U/60s (!!! durch 60 teilen, 
wichtig!!!)


Fg>Fz mit Fz=Mwä*r*omega^2 mit omega gleich 2*pi*f  und Fg = Mwa*g folgt

Mwa*g>Mwä*r*(2*pi*f)^2

=> Mwa > (Mwä*r*(2*pi*f)^2)/g

Bsp: Mwä > (5kg*0,1m*(2*pi*(1600/60s))^2)/9,81m/s^2 = 1430kg

Das heißt: Waschmaschine muss mit Siemans Luftanker der Güteklasse 1,43 
angedübelt werden....

Denke mal, dass der Schwerpunkt in der Realität näher zur Rotationsachse 
liegen muss. Die Werte bezüglich UPM und die 5kg sind realistisch.

Fakt ist, dass dies die Kraft ist, die Wirkt ohne Dämpfung etc.

E: Dabei ist auch noch nicht beachtet, dass die Kraft auch seitlich 
wirkt -> Die Das nötige Gewicht müsste durch den Haftreibungskoeffizient 
geteilt werden und dementsprechend noch höher sein.
Mein Fazit: Dämpfung essentiell

: Bearbeitet durch User
von Karl (Gast)


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Sim J. schrieb:
> Bsp: Mwä > (5kg*0,1m*(2*pi*(1600/60s))^2)/9,81m/s^2 = 1430kg
>
> Das heißt: Waschmaschine muss mit Siemans Luftanker der Güteklasse 1,43
> angedübelt werden....

Du darfst nicht das Gewicht der gesamten Wäsche ansetzen, sondern nur 
das der Unwucht.

von Sebastian S. (amateur)


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Bist Du sicher, dass überhaupt Gewichte in der Maschine sind?

Normalerweise macht man das mit Federn und Stoßdämpfern - wie bei einem 
Auto. Geht Deine Maschine auf Wanderschaft, so liegt es oft daran, dass 
sie überfüllt ist und die vorbereitenden Bewegungen die Wäsche, vor dem 
Schleudern, nicht ausreichend verteilen.
Der Hersteller hat keinen Hellseher, der genau voraussagt, wo DEINE 
Wäsche Übergewicht bekommt. Alle anderen Positionen währen auch 
unsinnig.
Natürlich können auch kleine Gewichte vorhanden sein, die gleichen aber 
die Leerbewegung bzw. konstruktiven Ungleichheiten aus.

von Noch einer (Gast)


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Hatten 2 Waschmaschinen hoch getragen. Die eine war mindestens doppelt 
so schwer. Die wandert nicht. Die leichte wandert nicht nur, da klappert 
auch das Geschirr im Schrank.

> wie bei einem Auto

Bei einem Auto halten die Konstrukteure die ungefederte Masse möglichst 
klein und machen die gefederte Masse immer grösser. Die 2 Tonnen eines 
SUVs braucht man nicht für die Sicherheit. Die bracht man als Masse am 
anderen Ende der Federung.

Wenn das Verhältnis zwischen gefederter und ungefederter Masse des Autos 
zu klein ist, bekommst du das selbe Problem wie bei der Waschmaschine - 
bei Schlaglöcher springt das Auto wild hin und her.

Beitrag #5137362 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Elektrofan (Gast)


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> Geht Deine Maschine auf Wanderschaft, so liegt es oft daran, dass
> sie überfüllt ist und die vorbereitenden Bewegungen die Wäsche, vor dem
> Schleudern, nicht ausreichend verteilen.

Widerspruch in sich selbst.

von Sim J. (unimetal)


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Karl schrieb:
> Du darfst nicht das Gewicht der gesamten Wäsche ansetzen, sondern nur
> das der Unwucht.

Moin Karl,
du kannst schon das gesamte Gewicht der Wäsche ansetzen. Wenn du 
bedenkst, dass durch den rotationssymmetrischen (nicht von Unwucht 
behafteter Teil) Wäscheteilen der Gesamtschwerpunkt nach innen wandert, 
wirst du feststellen, dass du die selbe Kraft durch Unwucht erzeugt 
wird.
Einfacher ist es natürlich, den rotationssymmetrischen Teil abzuziehen 
und den verbliebenen Rest zur Berechnung zu verwenden. Demnach wandert 
der Schwerpunkt von der Rotationsachse weg.

m klein + r groß = m groß + r klein

Hoffe, du weißt was ich meine. Falls es noch nicht klick gemacht hat:

Hast du nur die Wäschetrommel -> Rotationssymmetrisch Bsp. m=2kg r=0 -> 
F=0
Hast du eine kleine Kugel am Rand m=0,2kg r=0,25m -> F=50N
Hast du eine Wäschetrommel und eine Kugel am Rand  m=2,2kg r=0,023m -> 
F=50N

Beste Grüße

von Karl (Gast)


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Sim J. schrieb:
> Hast du nur die Wäschetrommel -> Rotationssymmetrisch Bsp. m=2kg r=0 ->
> F=0
> Hast du eine kleine Kugel am Rand m=0,2kg r=0,25m -> F=50N
> Hast du eine Wäschetrommel und eine Kugel am Rand  m=2,2kg r=0,023m ->
> F=50N

Im oberen Beispiel hast du aber vollkommen willkürlich einfach mal r = 
0,1 angesetzt. Das liefert dann halt unrealistische Ergebnisse.

von Joe G. (feinmechaniker) Benutzerseite


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Roman K. schrieb:
> Mich würd interessieren, mit welchen Formeln man sowas ausrechnen kann.
> Oder kann man das nur austesten?

Natürlich kann man das ausrechnen, sehr einfach sogar. Die Stichworte 
dazu sind:
- erregte Schwingungen
- Unwuchterregung
- Schwingungsisolation

Ich habe in meiner Berechnung mal alle Herleitungen weggelassen und nur 
die notwendigen Formeln aufgeschrieben. In diesem Zusammenhang wundern 
mich die Antworten hier im Forum schon etwas. Es wird ja immer wieder 
mal nach einer Berechnung gefragt. Die wenigsten Antworten gehen 
tatsächlich darauf ein. Meist wird im Stil eines „Dünnbrett BWLers“ 
geschwatzt. Ist das der neue Ingenieurstrend?

von Sebastian S. (amateur)


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Als gelernter Dünnbrettbohrer kann ich nur sagen: "Das ist alles für die 
Miezekatz".

Weil
1. Der Hellseh-Algorithmus zu fehleranfällig ist.
   Das ist der Programmteil, der voraus sieht, an welcher Stelle
   (Position) der Trommel, die Unwucht liegt.
2. Der Kompensations-Algorythmus zu dumm ist.
   Das ist der Programmteil, der voraus sehen soll, wie groß (Masse)
   die zu erwartende Unwucht sein wird.
3. Der Zeitvorherseh-Algotythmus nicht richtig tickt.
   Sollten wider erwarten 1. und 2. funktionieren, so ist nach wenigen
   Umdrehungen deren Ergebnis Makulatur. Irgendwer hat nämlich
   inzwischen so stark an der Trommel gedreht, dass ein Großteil des
   Wassers herausgeschleudert wurde und die Unwucht nicht mehr so viel
   Wucht hat.

Somit ist die Lösung ganz einfach:
Eine Konstruktion, die eine variable Masse, an einer beliebigen 
Position, am Umfang der Trommel, platzieren kann. Die Größe der Masse zu 
bestimmen ist ja kein Problem. Man misst die Unwucht und vergrößert die 
Masse so lange, bis diese in die Nähe von Null geht;-)
Die Kosten für so eine Konstruktion und der Aufwand dafür lassen die 
Wanderschaft der Maschine sehr schnell in Vergessenheit geraten.

Beitrag #5138644 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Sim J. (unimetal)


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Karl schrieb:
> Im oberen Beispiel hast du aber vollkommen willkürlich einfach mal r =
> 0,1 angesetzt. Das liefert dann halt unrealistische Ergebnisse.

Sim J. schrieb:
> Denke mal, dass der Schwerpunkt in der Realität näher zur Rotationsachse
> liegen muss. Die Werte bezüglich UPM und die 5kg sind realistisch.

Moin,
sicher ist dieser Wert willkürlich. Habe ja extra nochmal gesagt, dass 
der Wert vermutlich zu groß ist. Aber das ist ja alles Spekulation. In 
der Realität sind höchstwahrscheinlich nur erperimentell ermittelte 
Werte der Unwuchtskraft in Abhängigkeit von Volumen und Gewicht von 
Bedeutung.
Trotzdem ist die Anwendung der Formel nicht falsch. Man kann das schon 
so rechnen. Der exakt ermittelte Schwerpunkt ist hier essentiell.

Hier wäre nochmal ein interessanter Link für die Interessierten zur 
Feder Dämpfer Auslegung:
http://www.tm-aktuell.de/TM5/Unwucht/index.html

Beste Grüße

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