Belastung auf Rasenmäherklinge

Technik Mechanik & Konstruktion
#1

Hallo!

Ich möchte die Belastung einer Rasenmäherklinge berechnen. Dabei handelt es sich um eine kleine Klinge, die lose auf einer Drehscheibe befestigt ist und sich durch die Fliehkraft radial ausrichtet. Die Drehzahl ist 2500 U/min und der Radius rund 11cm zur Klinge. Ergibt laut meinen Berechnungen eine Geschwindigkeit von rund 29m/s.
Angenommen, die Klinge trifft auf einen Stein - welche Kraft wirkt dann auf sie? Wie würdet ihr diesen Vorgang abschätzen? Im Prinzip ändert sich ja die Geschwindigkeit durch den Aufprall auf 0 bzw. wird leicht negativ aber in welcher Zeit?!

Danke schon mal und
lG
Alex

#2

Hallo,

das kommt darauf an wo der Stein die Klinge trifft.

Gruß vom Raben

#3

Würde den Extremfall nehmen, dass der Stein vor dem Messer liegt, es also frontal zum Aufprall kommt.
Danke, lg alex

#4

Hallo,

einer Drehscheibe befestigt ist und sich durch die Fliehkraft
radial ausrichtet.

und bei einem Widerstand wieder einklappt?

Da gibt es doch mit Sicherheit 2 Klingen, sonst hätte man ja enorme Unwucht.

Die Drehzahl ist 2500 U/min und der Radius
rund 11cm zur Klinge. Ergibt laut meinen Berechnungen eine
Geschwindigkeit von rund 29m/s.
Angenommen, die Klinge trifft auf einen Stein - welche Kraft
wirkt dann auf sie? Wie würdet ihr diesen Vorgang abschätzen?

Bei ca. 40 U/s mit 2 Klingen ist der Abstand zwischen 2 möglichen Klingenkontakten nur ca. 13 ms.
Bei einer lateralen Bewegungsgeschw. des ganzen Gerätes von angenommen 1 m/s wäre der Weg in einer halben Drehung also ca. 13mm.
Da würde also nur der äußere Radius der Klinge Kontakt bekommen.
Das kann man evtl. kontruktiv abfangen.
Bei einer vertikalen Bewegung der Klinge sollte man noch geringere Bewegungsgeschw. annehmen. Da sind also nur 3…5mm Weg in einer halben Umdrehung zu erwarten.

Jetzt kommt es drauf an, wie groß eine Stein ist.
Kleine Steine werden von der Klinge eh weg geschleudert.
Bei größeren kann man eher annehmen, dass die Klinge Teile davon abschlägt oder dass sie an der Oberfläche abrutscht, weil Oberfläche eher abgerundet und hart ist.

Im Prinzip ändert sich ja die Geschwindigkeit durch den
Aufprall auf 0 bzw. wird leicht negativ aber in welcher Zeit?!

Das passiert aber nur, wenn der Gegenstand schaftkantig ist und rel. schnell in die Rotation der Klinge eindringt.

Der Extremfall wäre ein großer., kantiger und sehr harter Stein, der sich selbst nicht messbar wegbewegt.

Da es keinen Stoß mit Beschleunigung ohne Bremsweg geben kann, muß sich beim Zusammenstoßen Material verformen. Entweder der Stein gibt nach und wenn nicht, dann eben die Klinge.
Wie viel jetzt plastische Verformung und wie viel elastische Verformung auftritt und wie stark die Formänderung ist, hängt nur von der Klinge ab (Material und Konstruktion).
Das jetzt zu berechnen, wird kaum möglich sein.
Bei weichem und zähem Mat. gibt es ordentliche Scharten in der Klinge.
Bei hartem und sprödem Mat. bricht etwas weg.

Eine clevere Konstruktion und praktische Versuche müssen zeigen, ob das Mat. es aushält und was sonst so passiert.
Gruß Uwi

#5

Hallo Uwi

Der Beschreibung nach handelt es sich hier um ein sogenanntes Scheibenmähwerk bzw um das Prinzip eines solchen. Der genannte Radius 11cm bzw Durchmesser 22cm entspricht auch in etwa. Das Messer ist ungefähr 80mm lang und an einem Ende zwischen 2 Scheiben mit einem Bolzen lose drehbar befestigt gegenüber ein Zweites. Das Messer schaut zur Hälfte zwischen den Scheiben heraus. Wenn man es 90° verdreht verwschwindet es zwischen den Scheiben, durch die Fliehkraft kommt es wieder heraus. Beim anfahren an ein Hindernis passiert genau das wie Du es richtig beschrieben hast. Kleine Dinge werden weggeschleudert etwas grössere zerschlagen bei noch grösseren klappt das Messer ein und kommt nach dem Hindernis wieder heraus. Da sich das Mähwerk ja in Fahrtrichtung weiter bewegt wird ein zu grosser Stein von den beiden Scheiben entweder weggeschoben oder das Mähwerk rutscht darüber, Wurzeln und andere Hindernisse dtt. Aus diesem Grund dürfen diese Mähwerke nur mit intakter Schutzplane aussen herum verwendet werden. Die Schnittgeschwindigkeit bei einem Scheibenmähwerk beträgt ca 80m/sec (min 70m/s) das sind ca 280 km/h Umfangsgeschwindigkeit. Mit diesem speed haut das Messer bzw Teile davon ab wenns kapital kracht. Die Messer schlagen grundsätzlich das Gras durch ihren Schwung und die Trägheit des Grases ab, d.h. es funktioniert auch mit stumpfen Messern.
Vielleicht hilfts bei der allgemeinen Diskussion. Man müsste erst einmal feststellen um welche Form von „Stoss“ es sich in diesem Fall handelt bevor man berechnen kann.

LG Lois

#6

Hallo

Der Beschreibung nach handelt es sich hier um ein sogenanntes
Scheibenmähwerk bzw um das Prinzip eines solchen.

Dass es sich tatsächlich um einen solchen Scheibenmäher handelt, war mir nicht so klar.
Der Fragesteller spricht von einem „Rasenmäher“.

Was ich unter einem Scheibenmähwerk kenne, ist wohl eher für landwirtschaftliche Nutzung gedacht und da wird eher kein Rasen gemäht, sondern richtige Wiese.

Was nun der Fall ist, muß der Fragesteller erst mal erklären.
Vielleicht ist es auch so, wie du schreibst.
Gruß Uwi

#7

Reichlich unqualifiziert