Drehmoment und Auflagekräfte bestimmen

Technik Mechanik & Konstruktion
#1

Hallo,
bei meinem Projekt soll eine Platte über einen Spindelantrieb, im Winkel bis 45° angestellt werden. Startwinkel der Platte beträgt 0°-10°.
Der Antriebsmotor inklusive Spindelantrieb sitz vertikal unter der Platte. Er treibt einen Schlitten an, auf welchem eine Schubstange drehbar gelagert ist, die die Platte am hinteren ende bis zum Winkel 45° anheben soll.
Wenn die Platte im 45° Winkel steht, soll die Schubstange horizontal stehen.
Die Platte ist an der Vorderseite an 3 Stellen drehbar gelagert und wird ebenfalls an den hinteren beiden Enden mit Gasdruckdämpfern gestützt.

Gewicht der Platte: 22kg
Abmessungen der Platte: 985x1475 mm
Gewinde der Spindel: M14

Ich bräuchte nun die Hilfe von euch, zu berechnen, wieviel Kraft auf meine Schubstange wirkt und wieviel Drehmoment mein Gleichstrommotor bräuchte, um die Platte anheben zu können.

Danke im Voraus!

#2

Hallo,

Ich bräuchte nun die Hilfe von euch, zu berechnen, wieviel
Kraft auf meine Schubstange wirkt und wieviel Drehmoment mein
Gleichstrommotor bräuchte, um die Platte anheben zu können.

Eine Prizipskizze würde helfen.
Beschreibungen traue ich nicht so recht.

Gruß:
Manni

#3

Hier der Link zur Skizze:

http://www.bilder-upload.eu/show.php?file=GCO14d8a0T…

#4

Hallo,
Antwort auf die Schnelle nach Deiner Skizze:

bei meinem Projekt soll eine Platte über einen Spindelantrieb,
im Winkel bis 45° angestellt werden. Startwinkel der Platte
beträgt 0°-10°.

Der Startwinkel kann nicht 0 Grad sein, da der linke Anschlagpunkt der Klappe unterhalb des Angriffspunktes der Schubstange auf dem Schlitten ist.
Startwinkel 10 Grad könnte (je nach Dimensionen der Teile) schon eher hinkommen.

Der Antriebsmotor inklusive Spindelantrieb sitz vertikal unter
der Platte. Er treibt einen Schlitten an, auf welchem eine
Schubstange drehbar gelagert ist, die die Platte am hinteren
ende bis zum Winkel 45° anheben soll.
Wenn die Platte im 45° Winkel steht, soll die Schubstange
horizontal stehen.

Du meinst siche „vertikal“?

Die Platte ist an der Vorderseite an 3 Stellen drehbar
gelagert und wird ebenfalls an den hinteren beiden Enden mit
Gasdruckdämpfern gestützt.

Ich glaube, daß Du zunächst eine maßstabsgerechte Skizze mit den vorgesehenen Längen der Bauteile anfertigen mußt um die Bedingungen für die Angabe der Winkel bei der Anordnung treffen zu können.
Erst dann kann man rechnen.

Das bedeutet, das in der Startposition der Platte die Gasdruckstoßdämpfer max. zusammengedrückt sind und ihre max. Kraft abgeben oder habe ich das falsch verstanden?
Dann müßtest Du IMHO die Anfangskraft der Gasdruckstoßdämpfer wissen.
Die Stoßdämpfer hast Du in der Skizze nicht eingetragen.

Gruß:
Manni

#5

Hallo Manni,

Antwort auf die Schnelle nach Deiner Skizze:
…
Der Startwinkel kann nicht 0 Grad sein, …

Richtig, nicht nur nach der unvollständigen Skizze beurteilt, sondern auch nach den Grundgesetzen der Physik.

Bei einem Startwinkel von 0° müsste die aufzubringende Kraft unendlich groß sein. Es würden nur horizontale Kräfte in das Bodenlager und das Lager im Schlitten übertragen.

Auch fehlen die Angaben wegen der Reibung in den Lagern.

Gruß Termid

#6

Hallo Termid,

Der Startwinkel kann nicht 0 Grad sein, …

Richtig, nicht nur nach der unvollständigen Skizze beurteilt,
sondern auch nach den Grundgesetzen der Physik.

Bei einem Startwinkel von 0° müsste die aufzubringende Kraft
unendlich groß sein. Es würden nur horizontale Kräfte in das
Bodenlager und das Lager im Schlitten übertragen.

Jein,
es sollen am hochfahrenden Ende der Klappe ja noch Gasdruckstoßdämpfer befestigt sein. Leider sind diese in der Skizze nicht eingezeichnet, so daß die Anordnung etwas unklar ist.
Mich wundert ohnehin, daß die Klappe nicht auf „Null“ geschlossen werden soll. Vllt. ist auch ein passender Ausschnitt in der Klappe, durch den die ganze Antriebsmimik nach oben hindurchragt.
Wer weiß?

Gruß:
Manni

#7

Hallo,

bei meinem Projekt soll eine Platte über einen Spindelantrieb,
im Winkel bis 45° angestellt werden. Startwinkel der Platte
beträgt 0°-10°.

0° wird nach deiner Skizze ein Problem, weil da rein recherisch
die Kraft gegen unendlich geht.
Definiere also einen minimalen Startwinkel oder erkläre, wie du
über den 0-Winkel hinauskommen willst.

Der Antriebsmotor inklusive Spindelantrieb sitzt vertikal unter
der Platte.

In der Skizze sitzt der Spindelantrieb jetzt horizontal

Er treibt einen Schlitten an, auf welchem eine
Schubstange drehbar gelagert ist, die die Platte am hinteren
ende bis zum Winkel 45° anheben soll.
Wenn die Platte im 45° Winkel steht, soll die Schubstange
horizontal stehen.

In der Skizze jetzt also vertikal?

Die Platte ist an der Vorderseite an 3 Stellen drehbar
gelagert und wird ebenfalls an den hinteren beiden Enden mit
Gasdruckdämpfern gestützt.

Fehlen in der Skizze. Welche Kraftwirkung sollen diese haben?

Gewicht der Platte: 22kg
Abmessungen der Platte: 985x1475 mm
Gewinde der Spindel: M14
Ich bräuchte nun die Hilfe von euch, zu berechnen, wieviel
Kraft auf meine Schubstange wirkt und wie viel Drehmoment mein
Gleichstrommotor bräuchte, um die Platte anheben zu können.

Um die Sache gleich noch rund zu machen, solltest du Angaben
dazu machen, wo häufig bzw. wie oft die Bewegung ausgeführt
werden soll. Bei hoher Zyklenzahl wirst du akute Probleme mit
Verschleiß bekommen, wenn es nicht das richtige Material und
die korrekte Konstruktion der Teile (Schubstangengewinde,
Schlitten) ist.
Gruß Uwi

PS: Wenn man in der ViKa ein paar Minimalangaben zur Person mit
Hinweisen zu Qualifikaton/Beruf findet, kann man auch gezielter
antworten.

#8

Hallo,

0° wird nach deiner Skizze ein Problem, weil da rein
recherisch
die Kraft gegen unendlich geht.

Räusper:

Die Kraft geht nur gegen Unendlich, wenn alle 3 Drehpunkte auf einer Linie liegen, da es dann keinen Hebelarm mehr gibt.

Das ist beim Winkel Null nicht der Fall.

Gruß:
Manni

PS: Termid möge es prüfen.

#9

Hallo,

Die Kraft geht nur gegen Unendlich, wenn alle 3 Drehpunkte auf
einer Linie liegen, da es dann keinen Hebelarm mehr gibt.
Das ist beim Winkel Null nicht der Fall.

Ja, kommt drauf an, wo man welchen Winkel ansetzt.
Ich hatte an den Winkel zwischen Schubstange und Platte gedacht.

Wenn man annimmt, dass der Winkel der Platte zur Basisebene gemeint
ist und dann die Schiebevorrichtung wie in der Skizze noch über
dieser Ebene liegt, dann ist bei 0° der Winkel zwischen
Schubstange und Platte sogar negativ und die Schubstange drückt
die Platte gegen die Basisebene. Das ist also noch schlimmer.
Gruß Uwi

#10

Servus!

Zu Deinen Druckdämpfern fehlt ja noch immer eine Angabe…

Wenn ich mal so grob (sehr grob) überschlage, komm ich schwups auf 20kN in der Spindel, bei einem Winkel von 5°.

Das ganze Spiel müssen die Lager und die Stange natürlich auch mitmachen!

Wäre sinnvoll, wenn diese Dämpfer beim Aufklappen auch ziemlich weit unterstützen, nicht nur beim Einklappen Dämpfen. Die brauchen ja nicht viel können, da die Platte nur 22kg wiegt.

Alternativ musst Du die Spindel etwas kippen (auf der linken Seite tiefer setzen), dann kommt das mit dem Winkel von 0° bis 10(?)° nicht so zum Tragen.

TM

#11

Hallo,

das funktioniert so nicht: abgesehen davon, dass die Klappe garnicht zugeht, was üblicherweise der Sinn einer Klappe ist, müsste der Motor, wenn die Klappe so weit geschlossen wie möglich ist, riesige Kräfte aufbringen, um die Klappe zu öffnen.

Motor und Schlitten müssten viel tiefer sitzen.

Gruss Reinhard

#12

Hallo,

die Platte gegen die Basisebene. Das ist also noch schlimmer.

Ja, dann ist der „Totpunkt“ überschritten.

Mir gefällt die konstruktive Lösung überhaupt nicht, da sie zu kompliziert ist.
Ich würde unterhalb der Platte einen (oder 2) Luftbälge anbringen und diese dann mit Druckluft beaufschlagen. Dann entfällt die ganze Schlittenmimik.
Ich nehme allerdings an, daß wir von dem UP nichts mehr hören.

Gruß:
Manni

#13

Also Gasdruckdämpfer fallen weg. Die Platte wird nun über 2 Schubstangen gehoben, die von einer Spindel angetrieben werden. Startwinkel der Platte beträgt jetzt 10°.

Zur genaueren Angabe der Lagerung:

Platte wird vorne mit 3 Scharnieren befestigt.
Also 3 Scharniere vorne und 2 mal die Schubstange hinten über ein Gelenk.

#14

Hallo,

Also Gasdruckdämpfer fallen weg. Die Platte wird nun über 2
Schubstangen gehoben, die von einer Spindel angetrieben
werden. Startwinkel der Platte beträgt jetzt 10°.
Platte wird vorne mit 3 Scharnieren befestigt.
Also 3 Scharniere vorne und 2 mal die Schubstange hinten über
ein Gelenk.

Ich klinke mich da mal aus, weil es IMHO konstruktiv schlecht ist, bei der (vermutlich) größten erf. Kraft beim Hebebeginn den denkbar ungünstigsten/flachsten Angriffswinkel der Schubstange zu wählen.

Anstatt möglichst effektiv zu heben, wird vom Klappendrehpunkt nach außen hin durch die Schubstange überwiegend gedrückt.

Ordne unter der Klappe einen Luftbalg mit ausreichendem Hub an und fertig ist die Laube. Du mußt ja nur 35 Grad schwenken.

Gruß:
Manni

1 Like
#15

Hi,

errst mal danke für die Antworten! aber leider haben die mich nicht arg viel weiter gebracht… mich würde es schon weiterbringen wenn ihr mir mit den Formeln weiterhälfen und hier vllt auch mal die ein oder andere Beispielrechnung posten könnt.

Ich hab mal eine neue, etwas bessere, Zeichnung (mit ein paar Maßen) hochgeladen!

Link: http://www.bilder-space.de/show.php?file=09.09Pc10Yr…

Zur Zeichnung: Ich habe die 0-Stellung (10°) und die 35°-Stellung ind eine Zeichnung gepackt. Ich hoffe sie ist verständlich!

Die Gasdruckdämpfer fallen weg.

PS: Es geht mir hauptsächlich um die Kräfte! z.B. die Kraft dei mein Motor Braucht um die Spindel anständig zu drehen

#16

Hallo,

Die Kraft geht nur gegen Unendlich, wenn alle 3 Drehpunkte auf
einer Linie liegen, da es dann keinen Hebelarm mehr gibt.
Das ist beim Winkel Null nicht der Fall.

Ja, kommt drauf an, wo man welchen Winkel ansetzt.
Ich hatte an den Winkel zwischen Schubstange und Platte
gedacht.

Der Skizze und den Angaben nach konntest Du diesen Winkel gar nicht annehmen. Er war von Anfang an als min. Öffnungswinkel der Platte definiert.
Aber egal wo Du den Winkel annimmst, wenn alle 3 Drehpunkte auf einer Linie liegen ist die Kraft unendlich.

Wenn man annimmt, dass der Winkel der Platte zur Basisebene
gemeint
ist und dann die Schiebevorrichtung wie in der Skizze noch
über
dieser Ebene liegt, dann ist bei 0° der Winkel zwischen
Schubstange und Platte sogar negativ und die Schubstange
drückt
die Platte gegen die Basisebene. Das ist also noch schlimmer.

Was soll daran „schlimm“ sein?

Das Plattenende wird mit einer Auflagerkraft X auf die Erde gedrückt.
Es gibt keine „schlimmen“ Kräfte. Das ist Quatsch.

Sie kann dann zwar geöffnet werden, aber nur solange bis die 3 Drehpunkte in einer Ebene liegen.
Dann wäre wieder der Totpunkt erreicht.

Gruß.
Manni

#17

Hallo Reinhard,

das funktioniert so nicht: abgesehen davon, dass die Klappe
garnicht zugeht, was üblicherweise der Sinn einer Klappe ist,
müsste der Motor, wenn die Klappe so weit geschlossen wie
möglich ist, riesige Kräfte aufbringen, um die Klappe zu
öffnen.

Nein.
Die Klappe kann - wenn sie auf dem Boden aufliegt - der Skizze nach nie geöffnet werden. Es gibt nämlich einen Totpunkt über den es nicht hinausgeht.

Motor und Schlitten müssten viel tiefer sitzen.

Das ist richtig.

Gruß:
Manni