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Autor Thema:  welches Drehmoment am Exzenter (723 mal gelesen)
Andi Beck
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erstellt am: 21. Apr. 2021 13:34    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities


Drehmoment-am-Exzenter.jpg

 
Hallo,
ich suche für die Auslegung eines Motors das benötigte Drehmoment.
Anbei habe ich eine Prinzipskizze angehängt.
Ein Rad soll sich kontinuierlich durch einen Motor drehen.
Das Rad ist an einem Exzenter (1mm) montiert und macht somit einen oszillierenden Hub von 2 mm.
Eine Kraft zwischen 100N und 400N drückt gegen diesen Hub.
(Es gibt keine Reibung (Querkraft) dieser Kraft zum Rad)

Welches Drehmoment muss nun der Motor mit dem Exzenter aufbringen, wenn die max. Kraft bei 400N ist?

Schon mal besten Dank für eine etwaige Hilfe.
Grüße, Andi

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Julian72
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erstellt am: 21. Apr. 2021 14:40    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Andi Beck 10 Unities + Antwort hilfreich

So in etwa müsste es passen.
Mein Problem ist, dass ich seit einer Stunde vor einer Zeichnung sitze und keine Lust habe.
Hole mir jetzt erstmal einen Kaffee.

Edit: 190mm/2 ist die richtige Hebellänge


[Diese Nachricht wurde von Julian72 am 21. Apr. 2021 editiert.]

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Torsten Niemeier
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erstellt am: 21. Apr. 2021 15:37    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Andi Beck 10 Unities + Antwort hilfreich

Grundsätzlich ist das von Julian sicher richtig. Ich würde vielleicht den halben Umfang als Hypothenuse nehmen, aber egal.
Ich frage mich aber gerade, ob Andi das Drehmoment zur Auslegung eines Anfahrmomentes (im schlimmsten Fall) oder zur Berechnung einer Leistung haben möchte.
Und ich tippe auf die Leistung, weil es schwieriger aufzudröseln ist und er bei einer popeligen schiefen Ebene vermutlich nicht nachgefragt hätte.

Gruß, Torsten

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Hohenöcker
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erstellt am: 21. Apr. 2021 16:28    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Andi Beck 10 Unities + Antwort hilfreich

Die Lösung von Julian würde bei einem Schraubengewinde axial hinkommen.
Bei dem Exzenter macht der Stößel aber ungefähr eine Sinusbewegung.
Statt der schiefen Ebene müsste man dann eine halbe Cosinuskurve aufzeichnen; die Steigung an der steilsten Stelle ist dann etwa doppelt so groß.

------------------
Gert Dieter 

Gestern waren wir zu, heute sind wir offen.
Wenn wir aber morgen zu offen sind, sind wir übermorgen wieder zu.
Werner Finck

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N.Lesch
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erstellt am: 21. Apr. 2021 16:51    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Andi Beck 10 Unities + Antwort hilfreich

Die Feder dreht sich doch nicht mit und das Rad anscheinend auch nicht.
Dann wäre die Hebellänge mal gerade 1 mm.

------------------
Klaus

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Andi Beck
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Zitat:
Original erstellt von Hohenöcker:
Die Lösung von Julian würde bei einem Schraubengewinde axial hinkommen.
Bei dem Exzenter macht der Stößel aber ungefähr eine Sinusbewegung.
Statt der schiefen Ebene müsste man dann eine halbe Cosinuskurve aufzeichnen; die Steigung an der steilsten Stelle ist dann etwa doppelt so groß.



Danke euch schon mal für eure Beiträge.
Ja, das sehe ich auch so, dass das Rad mit seinem Ø190 hier nichts zu sagen hat.
Die Kraft geht ja direkt auf die Achse zu, und insofern wirkt hier z.B. kein Hebel von Radius oder sonst was.
Auch die Abwicklung eines Gewindes als schiefe Ebene mit Steigung hätte ich selber gewusst.

Wegen dem Exzenter und seinem Sinusverlauf war ich mir unsicher.
Vereinfacht könnte ich mir für das größte Drehmoment den Exzenter von 1 mm als Hebel vorstellen.
Dann wäre das eine einfache Rechnung.

Grüße, Andi

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Torsten Niemeier
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Zitat:
Original erstellt von Andi Beck:

Die Kraft geht ja direkt auf die Achse zu, und insofern wirkt hier z.B. kein Hebel von Radius oder sonst was.


Nein, die Kraft, die auf das Rad übertragen wird, wirkt nicht mehr senkrecht. Ausser in den Totpunkten.
Und diese lässt sich dann aufteilen in eine Kraft Richtung Welle (senkrecht) und eine Umfangskraft, was Julian ja auch getan hat. Und dann spielt der Durchmesser des Rades natürlich eine Rolle.
Allerdings stimmt das mit der Sinuskurve, daran hatte ich nicht gedacht.

Gruß, Torsten

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Julian72
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erstellt am: 21. Apr. 2021 18:39    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Andi Beck 10 Unities + Antwort hilfreich

Die Sinuskurve ist bei den 2 mm nahezu eine Gerade.
An sich ist bei allen Aussagen noch der Wurm drin.

Stellt euch vor, der Exzenter ist reduziert auf den Keil oben, mit 2mm Höhe.
Die Hebellänge um den Keil reinzudrücken, ist vom Drehpunkt bis zur Kraft F, die 190/2mm.
Nicht 1mm.

Ich schlafe eine Nacht drüber :-)

[Diese Nachricht wurde von Julian72 am 21. Apr. 2021 editiert.]

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jupa
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erstellt am: 22. Apr. 2021 07:46    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Andi Beck 10 Unities + Antwort hilfreich


Exzenter.png

 
Ganz eindeutig ist für mich die Aufgabenstellung nicht, insbes. was die "Last" angeht.
Da Du eine Feder eingezeichnet hast kann man einerseits annehmen, im entspannten Zustand (Exzenter befindet sich an tiefster Position) soll die Kraft 100 N in höchster Position hingegen 400 N sein.
Ich habe zunächst aber mal angenommen die Kraft sei konstant über die Drehbewegung.
Ich habe den "Mechanismus mal mit Inventor (Dynamische Simulation) durchgespielt. Das Ergebnis der benötigten Antriebskraft ist im angehängten Bild zu sehen. Der Maximalwert liegt bei ca. 400 Nmm. Während der Aufwärtsbewegung muß der Exzenter positives Drehmoment gegen die Kraft aufbringen, in der Abwärtsbewegung wird der Exzenter von der Kraft angetrieben, deshalb negative Werte.
Daß die Zahlenwerte Kraft und Drehmoment bei den aktuellen Abmessungen "zufällig" übereinstimmen sollte nicht zu falschen Schlußfolgerungen führen. Bei einem Exzenter von 5 mm (anstelle 1 mm) ergibt sich beispielsweise ein Drehmomentmaximum von ca. 2010 Nmm.
Und das erforderliche Antriebsmoment wächst mit kleiner werdendem Scheibendurchmesser. Warum wohl? ;-)


[EDIT]: Maßeinheiten von Nm auf Nmm korrigiert

------------------
Bildung kommt nicht vom Lesen, sondern vom Nachdenken über das Gelesene. (Carl Hilty)

[Diese Nachricht wurde von jupa am 22. Apr. 2021 editiert.]

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Andi Beck
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erstellt am: 22. Apr. 2021 08:33    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Zitat:
Original erstellt von jupa:

Der Maximalwert liegt bei 400 Nm.

Hallo jupa,
besten Dank für deine Berechnungen.
Ja, deine Annahmen können so verwendet werden. Wir sollten ja vom größten Wert ausgehen.
Nur eine klitzekleine Anmerkung habe ich zu machen.
Kann es sein, dass du dich in den Einheiten vertan hast?
Der Exzenter hat doch 1 mm und nicht 1 Meter Auslenkung.
Dann müssten nicht 400Nm sondern 0,4Nm rauskommen. 

Grüße und einen schönen Tag noch, Andi

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Julian72
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erstellt am: 22. Apr. 2021 09:04    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Andi Beck 10 Unities + Antwort hilfreich

Der Mercedes-AMG C63, mit einem maximalen Drehmoment von 520Nm, könnte es schaffen.

Mod Edit: Bild entfernt, weil nicht zum Kontext passsend.

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Torsten Niemeier
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Ich bin dann raus.
Mein Knacker geht nur bis 210 Nm.

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murphy
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Hier sieht man einen Doppelexzenter - an der Dampfmaschine, da waren die sehr lange Usus.

https://www.youtube.com/watch?v=fgJmKr1u9XM

Diese Dampfmaschine wird auch heute noch nach den Originalplänen gebaut.

Und wer sowas schon gebaut hat, kennt auch das Problem - Reibung oder auf deutsch, ein etwas mäßiger Wirkungsgrad.

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jupa
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erstellt am: 22. Apr. 2021 09:36    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Andi Beck 10 Unities + Antwort hilfreich

Zitat:
Original erstellt von Andi Beck:


Dann müssten nicht 400Nm sondern 0,4Nm rauskommen. 



Hab doch "nur" ein kleines "m" unterschlagen/vergessen/was auch immer. :-(
Natürlich sind die Drehmomentangaben alle in N*mm gemeint. (Asche auf mein Haupt, hatte das heute morgen nur mal so schnell hingetippt).

[EDIT] Und zum Thema Reibung (Du hattest ja ausdrücklich deren Vernachlässigung gefordert): Bei einem Reibungswert von nur 0.01 (eine gut geschmierte Stahl/Stahl-Paarung) schnellt das erforderliche (maximale) Antriebsmoent auf 780 N*mm (jetzt hab ich aufgepaßt ;-) ) an. "Geschoben" würde dann allerdings nur noch mit rechnerischen 20 N*mm, und das auch nur an der Stelle mit der größten Neigung (90° vom Totpunkt entfernt) - also praktisch gar nicht.

------------------
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[Diese Nachricht wurde von jupa am 22. Apr. 2021 editiert.]

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Andi Beck
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erstellt am: 22. Apr. 2021 10:56    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Zitat:
Original erstellt von jupa:

Hab doch "nur" ein kleines "m" unterschlagen/vergessen/was auch immer. :-(

Huhu,
konnte gerade noch die Motorbestellung stornieren. 

Ist doch schön, wenn wir hier immer noch schmunzeln können.
Auch beweist sich, dass ein Vieraugenprinzip bei wichtigen Entscheidungen sinnvoll sind.
Hier im Forum natürlich Vielaugenprinzip.

Grüße, Andi 

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erstellt am: 22. Apr. 2021 11:24    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Andi Beck 10 Unities + Antwort hilfreich

Zitat:
Original erstellt von Andi Beck:


Auch beweist sich, dass ein Vieraugenprinzip bei wichtigen Entscheidungen sinnvoll sind.



So ein Einheiten-Kuddelmuddel soll ja sogar bei der NASA vorgekommen sein. Und dort hat's keiner bemerkt - bis es knallte und -zig Millionen in Rauch aufgingen. Da fühle ich mich hier in diesem Forum doch wesentlich besser aufgehoben ... 

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Julian72
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Die "Sinuskurve" habe ich aufgezeichnet und ist nahezu eine Gerade.
Wenn man von dem unsprünglichen Keil ausgeht, komme ist auf eine Kraft von 2,68N.
Also nichts. Da wird die Reibung größer sein.

Bei 95mm Hebellänge um den Keil zu bewegen, also 0,25 Nm.
Das müsste der Motor der Bezinpumpe von dem Mercedes-AMG schaffen.

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Hohenöcker
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Zitat:
Original erstellt von murphy:
Hier sieht man einen Doppelexzenter - an der Dampfmaschine, da waren die sehr lange Usus.

https://www.youtube.com/watch?v=fgJmKr1u9XM

Diese Dampfmaschine wird auch heute noch nach den Originalplänen gebaut.

Und wer sowas schon gebaut hat, kennt auch das Problem - Reibung oder auf deutsch, ein etwas mäßiger Wirkungsgrad.


Diese, in der Getriebelehre Zapfenerweiterung genannten, Exzenter sind dafür gut, dass man die Welle nicht noch zweimal kröpfen muss.
Sie übertragen ja auch nur relativ kleine Kräfte von der Welle auf das Steuergestänge, nicht umgekehrt.
Am Ansatz der Pleuelstange ist die Kurbelwelle sehr wohl gekröpft.
Bei Dampflokomotiven nennt man so etwas übrigens Allan-Steuerung; war bis Ende des 19. Jh. in Mode und wurde dann von der einfacheren Heusinger-(Walschaerts-)Steuerung verdrängt.

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Exzenter1.png

 
Noch 'ne Rückfrage an Andi:
Wie wird die Kraft auf das Excenter ausgeübt?
Bisher bin ich gemäß Deinem Bild davon ausgegangen, daß sich der Kraftangriffspunkt immer genau vertikal über dem Drehzentrum der Excenterscheibe befindet (s. Anhang, schwarzer Pfeil). Dann ist das aufzuwendende Drehmoment nur abhängig von der Richtung der Tangente an diesem Punkt. Je nach Tangentenwinkel wird die eingeleitete Kraft in einen vertikalen Anteil (den trägt die Welle) und einen horizontalen Anteil (der bestimmt das erforderliche Antriebsmoment) aufgeteilt.  (+ evtl. die Reibungskraft).
Oder erfolgt die Krafteinleitung z.B. über eine waagerechte Platte/Stange, so daß der Kraftangriffspunkt immer am aktuell obersten (Quadranten)Punkt der Excenterscheibe liegt (s. Anhang, roter Pfeil). Im Bild ist unschwer zu erkennen, das dieser Punkt horizontal hin und herwandern wird und damit das aufzubringende Moment nur von dessen horizontalem Abstand zum Drehpunkt abhängig ist. (+ evtl. Reibungskraft).

Bei Deinen aktuell gegebenen Abmessungen *1) dürfte das zwar kaum praktisch relevante Auswirkungen auf das Ergebnis haben (?). Da ich mich der Aufgabe aber mal theoretisch korrekt nähern möchte, ...
(Ansonsten probiere ich einfach mal beides aus. )


*1): Der besseren Erkennbarkeit halber ist im Bild ein Modell mit Außendurchmesser 50 und Excenterwert 10 gezeigt


Übrigens: Der Zusammenhang zwischen Drehwinkel der Excenterscheibe und Neigung der Tangente am Berührungspunkt folgt nicht exakt einer Sinusfunktion.
Testreihe (Zahlen auf 2 Nachkommastellen gerundet):

Excenterlage [°]:  /   theoretisch  /  am Modell gemessen  /  Differenz

0  / 0.00  / 0.00   / 0,00
10 / 4,09  / 3,98   / 0,11
20 / 8,06  / 7,86   / 0,20
30 / 1,79  / 11,54  / 0,25
40 / 15,16 / 1$,90  / 0,26
50 / 18,06 / 17,84  / 0,22
60 / 20,42 / 20,27  / 0,15
70 / 22,16 / 22,08  / 0,08
80 / 23,22 / 23,20  / 0,02
90 / 23,58 / 23,58  / 0,00

------------------
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[Diese Nachricht wurde von jupa am 22. Apr. 2021 editiert.]

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Andi Beck
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Hallo jupa,
also wenn du Zeit und Lust hast...... 

Die tatsächliche Anwendung ist etwas komplizierter.
Statt der Feder musst du dir eine Hülse Ø30 vorstellen, auf die ein Stopfen aufgepresst werden soll.
Die Aufpresskraft sind diese max. 400N.
Diese Hülse macht in meinem Beispiel eine lineare Bewegung von rechts nach links, also horizontal.
Sie trifft am oberen Rand des Rades ca. 36mm vor dem höchsten Punkt auf das Rad.
Dann muss die Hülse auf den Stopfen 7 mm nach oben gepresst werden, bis der höchste Punkt erreicht wird.
Das Rad dreht sich frei mit, da es auf einem Kugellager gelagert ist, und passt sich somit automatisch der linearen Bewegung der Hülse an.

Der neu hinzukommende Exzenterhub soll nun Impulse während des Verschließvorganges auf die Hülse auslösen.
Also so etwas wie Vibrationen oder rüttelnde Bewegungen.
Allerdings habe ich mir die Drehzahl des Motors ausgerechnet, und komme auf ca. 4570 U/min, wenn ich pro 1mm Bewegung der Hülse einen Exzenterhub haben möchte. Alles nicht so einfach.
Mein vereinfachtes Szenario war nur, um rauszubekommen, mit welchen Motordimensionen ich zu rechnen habe.
Mir war schon klar, dass es hier Nebenlasten etc. gibt, aber so komplex wollte ich nicht werden.
Der Sinusverlauf des Exzenters war mir unklar.

Ich hoffe, dass es nun etwas mehr Transparenz für die Anwendung gibt.

Grüße, Andi

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@ Andi: Kannst Du noch ein paar Skizzen einstellen, damit nicht wieder eine Diskussion am Thema vorbei entsteht.

@ all: bitte sachlich und am Thema bleiben.

------------------
Klaus

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Andi Beck
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Drehmoment-am-Exzenter-2.jpg

 
Hallo,
zur besseren Erklärung habe ich noch eine Skizze gemacht.

Wie gesagt, für mich reichen die bisherigen Ausführungen im Moment.
Die Dimensionen sind mir ungefähr klar.
Aber wer noch etwas tüfteln möchte, für den ist diese Präzisierung.

Grüße, Andi

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"Das Rad dreht sich frei mit, da es auf einem Kugellager gelagert ist, und passt sich somit automatisch der linearen Bewegung der Hülse an."


Das liest sich für mich, als würde die Hülse auf dem (Excenter)Rad ohne Gleitbewegung abrollen. Ist natürlich völliger Quatsch, da würde die beabsichtigte Funktion nicht erfüllt. Entweder bloß komisch formuliert oder ich habe was völlig mißverstanden ...

"habe ich mir die Drehzahl des Motors ausgerechnet, und komme auf ca. 4570 U/min, wenn ich pro 1mm Bewegung der Hülse einen Exzenterhub haben möchte"

Wenn ich das zurückrechne ergibt sich, daß die Hülse den Weg von 36 mm in knapp einer halben Sekunde zurücklegt (oder zurücklegen soll?). (Wie auch immer oder basierend auf welchen Werten Du diese Drehzahl ausgerechnet hast). Wenn Du das bestätigen kannst, dann habe ich die Aufgabe verstanden und werde mich morgen mal dransetzen. (Heute bin ich leider den ganzen Tag unterwegs).
Wenn nicht, brauche ich noch einen erklärenden Gedankenstubser. Wird die Horizontalbewegung der Buchse wirklich wie ich vermute "von außen" aufgebracht (und wenn ja mit welcher Geschwindigkeit) oder ...?

Um unnötige Rückfragen zu vermeiden:
- Welche Masse hat das zu bewegende Teil? Ich kann noch nicht abschätzen, ob sich die bei dieser Geschwindigkeit ergebenden Beschleunigungskräfte (Massenträgheit) auf das Ergebnis signifikant auswirken werden (ich denke eher nicht) oder ist das bei den 400 N bereits berücksichtigt?
- Welche Masse hat die Excenterscheibe? Sie kann sich ja während des größten Teiles der Drehung frei bewegen und "Energie sammeln", die sie dann während des Schubes abgeben kann. Diese Kraft muß nicht vom Motor aufgebracht werden. (Die Eigenmasse der rotierenden Motorteile wollen wir mal vernachlässigen).
- Welchen Reibwert zwischen Rad und Buchse würdest Du als akzeptabel ansehen? Ich kenne weder die Materialpaarung noch die Einsatzbedingungen (geschmiert, trocken, ...). Und daß die Reibung hier einen nicht zu vernachlässigenden Einfluß haben wird ist aus den bisherigen Untersuchungen/Überlegungen bekannt. 

CU


[EDIT]: Hab's inzwischen verstanden, hatte 'nen Denkfehler.

------------------
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[Diese Nachricht wurde von jupa am 23. Apr. 2021 editiert.]

[Diese Nachricht wurde von jupa am 24. Apr. 2021 editiert.]

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Andi Beck
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Hallo,

"Das liest sich für mich, als würde die Hülse auf dem (Excenter)Rad ohne Gleitbewegung abrollen. Ist natürlich völliger Quatsch, da würde die beabsichtigte Funktion nicht erfüllt. Entweder bloß komisch formuliert oder ich habe was völlig mißverstanden ... "

Aber so ist es. Die momentane Konstruktion sieht so aus. An einer starr befestigten Welle befindet sich das Kugellager. Das Rad sitzt auf dem Kugellager und kann sich frei bewegen, es gibt keinerlei Antrieb. Man könnte das Rad von Hand durchdrehen. Die Hülse (Tube) und der Stopfen liegen in einer Negativform, welche die Linearbewegung vollzieht. Berührt die Hülse das Rad, wird sie nach oben verschoben. Durch den Kontakt kommt es zu Reibung und das Rad dreht sich mit. Da der Stopfen nicht nach oben ausweichen kann, wird die Hülse mit einer max. Kraft von 400 N auf den Stopfen aufgepresst.
Nun möchte ich die starre Welle durch einen Motor zum Drehen bringen. Wäre die Welle konzentrisch, hätte ich noch keine Änderung. Wird sie aber zu einem Exzenter, wird das Rad eiern und Impulse auf die Hülse weitergeben.


"Wenn ich das zurückrechne ergibt sich, daß die Hülse den Weg von 36 mm in knapp einer halben Sekunde zurücklegt"

So ist es.


"- Welche Masse hat das zu bewegende Teil?"

Die Hülse ist aus PP und wiegt ein paar Gramm


"- Welche Masse hat die Excenterscheibe?"

Das Rad ist aus PA6 Guß und wiegt  1,09 kg


"- Welchen Reibwert zwischen Rad und Buchse würdest Du als akzeptabel ansehen?"

Die Paarung ist PA6 Guß zu PP und ohne Schmierung.
Den Reibwert kenne ich in dieser Paarung nicht und würde ihn hier einfach vernachlässigen.

Grüße und schönes WE, Andi

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Result_ges.png


Exzenter.mp4

 
Zitat:
Original erstellt von Andi Beck:

also wenn du Zeit und Lust hast...



Nun denn.
So wie der "Mechanismus" jetzt beschrieben wurde (und ich hoffe, nun habe ich es kapiert), läuft es auf eine Kombination der beiden oben skizzierten Kinematikschemata hinaus: es handelt sich um eine Belastung wie mit dem umgekehrten Zaunspfahl skizziert, der Kraftangriffspunkt liegt aber nicht konstant über dem Drehpunkt des Exzenters, sondern bewegt sich seitlich davon weg (bzw. darauf zu). Dadurch entsteht einerseits ein Drehmoment durch den Vertikalteil der Last multipliziert mit dem Abstand vom Drehzentrum und andererseits eine weitere horizontale Komponente, die durch die Neigung der Kraftangriffsfläche verursacht wird. (Schwer verbal zu beschreiben :-(  ).
Rechnerisch für mich wohl gar nicht zu bestimmen.
Habe deshalb wie oben bereits angedeutet ein Inventormodell "gebaut". Zwei "Klammern" (gelb) umgreifen den zu bewegenden Zylinder (deine Hülse, blau) und werden mit einer konstanten Geschwindigkeit horizontal bewegt. Zusätzlich werden sie durch eine imaginäre Zugfeder an den Zylinder gepreßt. Durch geeignete Wahl von Reibwert und Federsteifigkeit ist eine Kraft von 400 N notwendig, um den Zylinder vertikal bewegen zu können.
Das angehängte Video zeigt (in Zeitlupe ca. 1:100) den Mechanismus in Aktion. Der zum Bewegen des Zylinders notwendige Drehmomentverlauf ist im Bild Resultat_ges.png zu sehen. Als Maximalwert habe ich knappe 265 N*mm ermittelt. (Stimmt auffallend gut mit dem Überschlagswert von Julian übereien).
Falls Interesse an dem Inventormodell (2020) besteht, kann ich es gern posten.

Jürgen

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[Diese Nachricht wurde von jupa am 24. Apr. 2021 editiert.]

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Hallo Jürgen,
Gratulation, genau so ist der reale Verlauf.
Hast dir ja ziemlich Mühe gemacht, mit dem kpl. Aufbau.
Eine Motorauslegung wie oben von ca. 400Nmm passt da wunderbar, incl. Reserven.

Deine Inventor-Dateien benötige ich nicht, aber evtl. jemand anders Interessierter.
Aber der Aufbau mit der Klammer ist eine gute Idee.
Wenn ich Zeit und Lust habe, werde ich das noch in SolidWorks nachbauen.
Einige Originalteile sind ja eh schon vorhanden.
Die Simulation dürfte kein Problem sein, aber ob ich mit meiner SW-Professionell-Version auch die Kurve mit dem Drehmomentverlauf bekomme, muss ich erst noch schauen. Evtl. benötige ich dazu die Premium-Variante, welche wir nicht haben.
In diesem Bereich bin ich zu selten unterwegs, als dass ich mich damit gut auskenne.

Dieser Exzenterhub ist momentan nur eine fixe Idee und noch gar nicht klar, ob wir das als Prototyp bauen werden.

Auf jeden Fall hast du dir die volle Anzahl an Üs verdient.
Bin ja mal gespannt, wenn ich in ein paar Jahren in Rente gehe, was mir so alles an Zeitvertreib einfallen wird. 

Nochmals vielen Dank und ein schönes WE, Andi 

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erstellt am: 24. Apr. 2021 19:46    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Andi Beck 10 Unities + Antwort hilfreich

Danke erst mal für die Blumen. 
Allerdings muß ich gestehen, daß ich mir gar nicht so sicher bin, ob man mit einer derartigen Simulation das reale Verhalten halbwegs realitätsnah nachbilden  (und damit die richtigen Schlußfolgerungen ziehen) kann.
Was Du eigentlich beabsichtigst ist ja wohl, das Aufpressen der Hülse durch Vibration (stoßartige Schläge) zu erleichtern bzw. zu unterstützen. Daß man mit einer Stoßbelastung andere Wirkung erzielen kann als mit einer statisch aufgebrachten Kraft ist ja aus dem täglichen Leben hinlänglich bekannt. Wenn ich mich mit meinen (geschummelten) 70 kg auf einen aufrecht stehenden Nagel stelle (schönen Gruß von der Fußsohle), passiert gar nichts. Klopfe ich hingegen mit einem 200 g Hämmerchen ein bißchen drauf, verschwindet er im Nu im Holz. Oder man denke an Schlagbohrmaschine, Preßlufthammer, Rüttelplatte, ...
Bisher habe ich mir noch nie wirklich Gedanken darüber gemacht, warum das so ist. Liegt es wirklich nur daran, daß man beim Schag/Stoß eine Menge kinetische Energie "mitbringt",  die dann plötzlich freigegeben (genutzt) wird oder spielen da auch andere Faktoren eine Rolle?
Inventor jedenfalls kennt meines Wissens nicht den Unterschied zwischen "zügig" aufgebrachter Belastung und Stoß-/Schlagbelastung. (Vllt. korrigiert mich ja der Eine oder Andere der Inventorspezis). Dem Programm ist es egal, ob ich eine Kraft innerhalb einer hundertstel Sekunde aufbringe oder mir für dem Kraftaufbau 2 Sekunden Zeit lasse.
Für Deinen konkreten Anwendungsfall dürfte das aber keine Rolle spielen. Im Gegenteil, mit den von Inventor ermittelten Werten liegst Du ja sogar auf der sicheren Seite, entscheidest Dich schlimmstenfalls für einen zu starken Motor ...


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