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Schliessfalle.jpg

Tach miteinander,

ich möchte die Belastung berechnen, die eine Schliessfalle eines Schlosses im Dauerlauf entwickelt. Die Situation ist auf der angehängten Skizze dargestellt.

Kurzbeschreibung: die Schliessfalle wird vorne im Gehäuse geführt, hinten durch die Nut mit Hilfe einer Führungsbuchse. Diese Buchse ist gleichzeitig der Anschlag, d. h. begrenzt den Hub der Falle nach vorn. Gleichzeitig stützt sich die Druckfeder auf der Buchse.

Funtionsweise: Im Dauerlauftest wird die Falle eingedrückt und schlagartig losgelassen. In dem Moment die Falle mit ihrer kinetischen Energie schlägt auf die Buchse. Ich möchte die dabei entstehende Belastung auf diese Buchse berechen.

Wie mache ich das?.. :roll:

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Gruß
Power

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Hallo Power,

das geht nur über den Impuls:

http://de.wikipedia.org/wiki/Impuls

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Klaus

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Zitat:

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Original erstellt von Power:
Tach miteinander,

ich möchte die Belastung berechnen, die eine Schliessfalle eines Schlosses im Dauerlauf entwickelt. Die Situation ist auf der angehängten Skizze dargestellt.
....
Funtionsweise: Im Dauerlauftest wird die Falle eingedrückt und schlagartig losgelassen. In dem Moment die Falle mit ihrer kinetischen Energie schlägt auf die Buchse. Ich möchte die dabei entstehende Belastung auf diese Buchse berechen.

Wie mache ich das?.. :roll:

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Mit Verstand und einem schnellen Rechner. Du brauchst u.a. einmal ein leistungsfähiges Rechenmodell. Dass soll Dir darstellen, wie (ein Teil der) kinetischen Energie in potentielle Energie (allgemeinere Form der Federenergie) umgewandelt wird. Jedenfalls brauchst Du so ein elastisches System....

Und aus der gespeicherten Federenergie, musst Du dann die Belastung des Bauteils ausrechnen. Da hilft u.a. Kenntnis der Geometrie des Bauteils....

Frage einmal jemanden mit FEM-Erfahrung....

HA

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Die ganze Rechnerei nützt aber wenig, wenn irgendwo kantige Ecken oder rauhe Oberflächen sind von wo aus sich Risse bilden können.

Man kann auch den Bolzen länger und/ oder dünner nehmen, damit er elastischer ist und sich die Spannungen verringern.

Andere Möglickeit wäre, die Buchse zu teilen innen Kunststoff ( Alu oder Messing gehen auch ) und außen Stahl. Das dämpft dann mehr. Die aktiven Flächen müssen dann aber entsprechend größer sein. 

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Klaus

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Hallo Power,

also ich würde das evtl. mit einer Bewegungsanalyse berechnen. Die gibt es z.b. im Inventor als dynamische Simulation und bei Solid Edge heißt die Motion. Ich weis aber nicht obs die auch bei CATIA gibt.

Ich hoffe ich konnte helfen 

Grüße
Chris

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"Grade die Geschichte dieser theoretischen Entwicklung ist ein Schulbeispiel dafür, wie wirklichkeitsfremd rein theoretische Forschungen werden, wenn die Grundlagen und Vorraussetzungen der Rechnungen nicht genügend überprüft sind."
1937;Dr.-Ing. Bruno Eck

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Hallo Chris,

es geht hier um Schwingungen. Das ist etwas ganz anderes als die Kollisionsprüfung bei den CAD Programmen.

Die o.g. Rechner und Programme sind hier schon nötig.

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Klaus

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Schwingungen? Bei einer Schlossfalle? Meines Erachtens nach handelt es sich hier im einen einfachen Massestoß. Hilfsmittel: Taschenrechner.

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Gruß, Carsten

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Wenn es nicht eine sehr dynamische Angelegenheit wäre, bräuchte man nicht rechnen.

Wenn nichts schwingen würde, würde man davon auch nichts hören.

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Klaus

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"Schwingungen" ist zwar richtig, aber eine etwas unübliche Bezeichnung für das Hauptproblem:

Die Feder beschleunigt über den Weg die Falle bis zu einer bestimmten Geschwindigkeit.
Schon alleine die tatsächliche Geschwindigkeit der Falle beim Auftreffen auf den Bolzen korrekt zu berechnen ist nicht einfach (Federkraft verringert sich successive, Reibung sei zu berücksichtigen,...).

Die Falle hat nun beim Auftreffen eine bestimmte kinetische Energie, die auf einem sehr sehr kurzen Weg vernichtet wird. Der Vernichtungsweg wird im Wesentlichen bestimmt durch elastische Deformation der Bauteile, und ev. noch durch Glättungseffekte, bzw. plastische Verformung.
Wäre dieser Vernichtungsweg (Bremsweg) null, wäre die entstehende Kraft unendlich, und die Bauteile würden zwangsläufig versagen müssen.

Man kann nun die Elastizität jedes der beteiligten Bauteile (unbedingt auch des Gehäuses) in die Berechnung mit einbeziehen.
Wahrscheinlich wird man trotzdem um Welten daneben liegen, denn in der Praxis hat z.B. der Bolzen eine minimale räumliche Schieflage, und es treten weitere minimale Abweichungen von der idealen Geometrie auf (die ganz normalen Fertigungstoleranzen).
Nachdem es aber hier um einen Bremsweg in der Grössenordnung von 1/10 bis 1/100mm gehen dürfte, machen solche Fertigungstoleranzen (gestanzt + vernietet, also mehrere 1/10mm) aber ganz entscheidend viel aus.

In der ganz primitiven Praxis macht aber noch ein weiterer Effekt sehr viel aus, möglicherweise:
Nach etlichen Belastungszyklen wird vll der Bolzen etwas locker, und das ganze System hat plötzlich ein volkommen anderes dynamisches Verhalten.
Umgangssprachlich heisst das dann "das hat sich eingelaufen" oder "passt, wackelt und funktioniert".
Ehrlich, das ist mir schon desöfteren untergekommen, bei Maschinen die strengen dynamischen Belastungen unterworfen waren: Neu aufgebaut, hielten die Bodenanker grad ein paar Wochen lang, dann wurden sie locker, und in diesem Zustand lief die Maschine jahrelang ungestört weiter.

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mfg - Leo

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Hallo Leo,

danke für deine Ausführliche und nützliche Antwort! Du scheinst wohl mit solchen Themenkeisen vertraut zu sein.

Hierbei geht es bei uns noch darum, dass wir das Schloss im Dauerlauf testen. Dabai versagen uns die Bolzen. Wir vermuten jedoch, dass im waren Leben wird es so nicht passieren, denn es auch nach mehr als einem Jahr reguläres Gebrauchs keinerlei Rückmeldungen gibt. Hast du nach was dazu zu sagen? Gibt's deinerseits Erfahrungen bzgl. Dauerlauftests?

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Gruß
Power

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Moin!

Das was Leo so bescheiden praxisbezogen nennt, ist eine sehr exakte und zutreffende Analyse der Situation. Ich kann dieser Darstellung nur ausdrücklich bepflichten und empfehlen, sie mehrmals und aufmerksam zu lesen, um auch die Feinheiten und Folgerungen zu begreifen!

Die Situation ist keineswegs so einfach wie der theoretische Ansatz oben in der Zeichnung. Solange man aber mit unzureichenden Ansätzen hermulaviert, die, weil sie theoretisch sind, immer vereinfacht und beschränkt sein müssen, wird man  auch mittels Berechnung kein Stück näher an die Praxis heran kommen  als mit dem Versuch. Eher weiter weg! Und wenn man den Ansatz nur aufgrund einer Vermutung komplizierter macht, idem man z.B. Schwingungen als vermeintliche Ursache einführt und berechnen will, kommt man vermutlich noch viel weiter weg von aller Realität, weil man einfach die Richtung nicht kennt, in der das Modell entwickelt werden muss, um das Problem besser abzubilden!

In der (jetzt endlich!  ) beschriebenen Situation, wo niemand etwas Genaues weiß, mit einer Berechnung die verdeckte Hoffnung auf "ist alles nicht so schlimm" erfüllen zu wollen, ist IMHO abwegig und trügerisch. Ich sag: Vergesst die Rechnung und schaut erst mal, was genau passiert und wo die Unterschiede zwischen tatsächlicher Anwendung und Versuch sind!

Ein entscheidender Unterschied kann z.B. schon die Häufigkeit der Belastung sein. Ein großer Teil aller technischen Gebrauchsgegenstände ist (damit sie bezahlbar bleiben) überhaupt nicht dauerfest und versagt auch bei normaler Belastung, wenn der Versuch nur lang genug läuft.

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Roland  
www.Das-Entwicklungsbuero.de

It's not the hammer - it's the way you hit!

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Guten Tag allerseits

@Clinton: was hat Dich denn so unruhig gemacht? Meine CATIA-Version hat mit dem Thema nichts zu tun, sowie deine Kundensuche in einem Internetforum. Ich möchte einfach nur ein bisschen philosophieren zu diesem Thema. Ob ein Freiberufler was zu sagen hat, oder nicht, das spielt für mich gar keine Rolle. Ich wusste es allerdings gar nicht, dass hier Freiberufler nach Kunden suchen. Sonst würde ich mich schämen, was für umsonst zu fragen.  Ich dachte, hier ist ein Forum, wo Leute sich tauschen können.

@Roland: es wird ja auch durch Versuche schlau. Die Berechnungen führen wirklich nicht immer zu gewünschten Ergebnissen. Deswegen auch meine Fragen. Es wäre sehr interessant zu wissen, was eine Berechnung in diesem Falle zeigen würde. Denn die Praxis zeigt so einiges. 

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Gruß
Power

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Mensch, es ist doch schon gut, bitte! Ich habe hiermit nicht versucht, linksrum eine Problemlösung zu erfragen. Die Versuche leben Ihr eigenes Leben (und auch zielführend). Bei mir ging's eher darum, ob man mit Hilfe einer vorab Berechnung nicht besser und schneller ans Ziel kommt, verstehst du mich? Ich dachte vorerst, das man auch zu Fuß diese Situation berechnen kann.

Es geht ja schliesslich nicht um dich und um diene Fähigkeiten - ich glaube dir auch ohne Beweise, dass du schlau bist. Mich interessierte nur, ob man das mehr oder weniger schnell und zielführend berechnen kann, um mehrere Anläufe bei den Versuchen zu vermeiden. Mit Hilfe von Versuchen kommt man garantiert zum Ziel, das ist nicht die Frage. Ich wollte nur in Richtung einer Berechnung gehen. Für die Zukunft, oder aber auch im Nachhinein für diesen Fall interessehalber um zu sehen, was denn in diesem Falle eine Berechnungsanalyse zeigen würde. Im Endefekt kann man daraus auch einen Vorschlag machen, eine Berechnungssoftware zu beschaffen.

Überigens, womit kann man am besten FEM Berechnungen durchführen? Ist denn CATIA gut auf diesem Gebiet?

Überigens, die Info über mein CATIA war ungefähr 5 Jahre alt - so lange Zeit habe ich mich mit dem Forum praktisch gar nicht beschäftigt. 

So, lieber Clinton, ich wünsche Dir auf jeden Fall eine gute Zeit bis zum nächsten Beitrag und auch sonst! Lass uns cool und geschmeidig bleiben! Es wird ja alles gut! 

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Gruß
Power

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PS Ich bin keine Kunkurrenz, kein Freiberufler...  Ich wollte nur wirklich das, was ich auch geschrieben habe. Nicht mehr und nicht weniger. Sorry, es ist aber wirklich so. Ich hoffe, es wird jetzt alles wieder gut. 

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Gruß
Power

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Ich versuchs noch mit einem Hinweis wie man so ein mechanisches System besser in den Griff bekommt:

Einfach eine Komponente einbauen, die das Ganze in den berechenbaren Bereich rückt.
Z.B. eine Gegenfeder oder einen Dämpfer, der die kinetische Energie kontrolliert und rechnerisch nachweisbar abbaut. Dann treten die Unabwägbarkeiten betr. Spiel und Toleranzen usw. in den Hintergrund, und Theorie und Praxis kommen besser zur Deckung.

Im einfachsten Fall kann das eine Kunststoffhülse über den Anschlagbolzen sein (wie von Klaus schon eingangs erwähnt).

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mfg - Leo

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Hallo Power, den Clinton mußt Du hier einfach ignorieren.

" Überigens, womit kann man am besten FEM Berechnungen durchführen? Ist denn CATIA gut auf diesem Gebiet? "

Die bei den CAD Systemen mitgelieferten FEM Module kannst Du für solche Sachen meistens vergessen.

Ich wollte hier nicht mit Schwingungsdynamik anfangen, aber irgend- wie muß sich so ein Impuls auch fortpflanzen.

Sicher ist jede Rechnung hier aufwendig, ich weiß auch daß hier Toleranzen einen großen Einfluss haben können. Ob ein Radius 0,1 oder 0,2 ist kann schon ein großer Unterschied sein.

Aber einfach berechnen läßt sich die Feder. Eine längere Feder mit weniger ( relativ ) Vorspannung macht die Kennlinie flacher und treibt die Klinke mit weniger Kraft auf den Anschlag. ( Die Feder hält dann auch länger )

Muß die Feder bis zum Anschlag antreiben oder kann man die auch vorher abfangen ?

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Klaus

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Zitat:

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Original erstellt von N.Lesch:
Die bei den CAD Systemen mitgelieferten FEM Module kannst Du für solche Sachen meistens vergessen.

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Warum? Sind die Berechnungen zu ungenau, ober können die Module das einfach nicht?

Zitat:

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Original erstellt von N.Lesch:
Sicher ist jede Rechnung hier aufwendig, ich weiß auch daß hier Toleranzen einen großen Einfluss haben können. Ob ein Radius 0,1 oder 0,2 ist kann schon ein großer Unterschied sein.

Aber einfach berechnen läßt sich die Feder. Eine längere Feder mit weniger ( relativ ) Vorspannung macht die Kennlinie flacher und treibt die Klinke mit weniger Kraft auf den Anschlag. ( Die Feder hält dann auch länger )

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Danke erstmal für die Tipps.

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Gruß
Power

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Hallo Power,
was Klaus meint ist das die Standard-FEM die mit den CAD-Programmen gelieferten werden üblicherweise nur für Lineare Berechnungen genutzt werden können.

Da bei deinem Modell einige Nichtlinearitäten zu berücksichtigen sind wird es deshalb wohl mit der im CAD integrierten Lösung nichts werden.

Beste Grüße

Matthias

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Nihil Ex Nihilo

[Diese Nachricht wurde von pepper4two am 08. Dez. 2012 editiert.]

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Oder einfacher ausgedrückt: es ist keine einfache statische Belastung, sondern eben eine sehr dynamische.

Wie Leo oben schon schrieb, geht der Bremsweg gegen Null und damit die Kraft gegen unendlich.

Um es stistisch zu berechnen ist definierter Bremsweg nötig.

Wenn genug Platz ist kannst Du z.B. eine 2.Feder dazu einbauen.

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Klaus

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Ok, und womit kann man das berechnen?

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Gruß
Power

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Hallo Power,
Ansys, Autodesk Simulation Mechanical, Simulia, MSC Nastran, NX Nastran sind so die ersten die mir einfallen, da gibt es noch viele weitere...

Beste Grüße

Matthias

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Nihil Ex Nihilo

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Hallo Power,

laß das sein mit dem Rechnen, die Software allein nützt Dir nichts.

Du brauchst da auch die Kentnisse und ein bisschen Erfahrung.

Oder laße es Dir berechnen, wird aber nicht billig.

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Klaus

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Abend miteinander,

also alte gute Versuche bleiben immer noch die beste Lösung. 

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Gruß
Power

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Hallo,

In dem gegebenen Fall - ja.
Allerdings muss man beachten, dass man auch bei Versuchen die Grundregeln einhalten muss:
- Eine Versuchsanordnung wählen, die das zu analysierende Problem samt randbedingungen eindeutig repräsentiert
- Komponenten dazu verwenden, die den ungünstigsten in der Serie zu erwartenden Zuständen entsprechen.

Und wenn Du diese zwei Regeln durchgängig und lückenlos überlegt hast, naja, dann wäre auch ein vorsichtiger Blick in Richtung rechnerischer Analyse möglich.
Es würde immerhin den Vorteil bieten, im Versagensfall leicht an ein paar Parameter drehen zu können, ohne Bauteile neu fertigen zu müssen.
(aber immer zuerst den ersten Absatz oben beherzigen...).

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mfg - Leo

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Danke an alle Diskuddionsteilnehmer!

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Gruß
Power

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