Mechanik Problem

Technik Mechanik & Konstruktion
#1

hallo leute,

ich hoffe mir kann hier geholfen werden…:smile:

folgende aufgabenstellung habe ich zum bearbeiten bekommen: Auf Arbeitsrollg¨angen zum Brammentransport ist im allgemeinen einheitlich jede einzelne Rolle mit einem Einzelantrieb ausger¨ustet. Durch den Transportvorgang werden die Rollen auf schwellende Biegung und Torsion beansprucht. Hier sollen allein die resultierenden Torsionsverformungen des Antriebstranges mit elastischem Stirnradgetriebe und elastischen Wellenabschnitten, modelliert und durch Simulation analysiert werden.

soweit so gut. als unterpunkte sollte ein Torsionsschwingungsmodell, eine drehfrequenzabhängiges Motormoment, sowie eine lineare Motor-Kennlinie und eine nicht lineare Motorkennlinie ermittelt werden. Habe dies mithilfe von diversen Büchern hinbekommen.

ein unterpunkt scheint mir schier unlösbar: Entwicklung eines durch Stoß und Reibung bezüglich der Material-Transportrichtung erzeugten Lastmomentes (Approximation).

ich muss also ein Maximalmoment in der Transportrolle berechen bzw bestimmen so wie ichs verstanden hab (wenn ich falsch liege bitte sagt es mir). Vom Dozenten hab ich folgenden Tipp erhalten:
„…unter Lastmoment ist in ihrem Problem das Walzmoment zu verstehen, das an der Walze wirkt (Beschreibung über die Walzkraftformel). Das Getriebemoment ergibt sich aus der Zahnnormalkraft (Schnittkraft zwischen Großrad und Ritzel) F_n=k_z*(r_1*phi_1-r_2*phi_2)mit k_z Zahnsteifigkeit, r_i Radien, phi_i Drehwinkel.“

alles schön und gut aber ich komm nicht weiter als bis hierhin, ich verstehe immernoch nich wie ich da ein moment berechnen soll, geschweige denn die reibung zwischen bramme und rolle sowie stösse mit „ins spiel“ bringen kann.

Könnte mir jemand helfen???

Grüsse aus Nrw

#2

Hallo

Es werden in solchen Fällen immer Pendelrollenlager verwendet. Die müssen die Last tragen und abgedichtet sein und für rauhen Betrieb eine Sicherheit haben.

Reibmoment kannst du ganz grob abschätzen. Rechnen tut das nur ein Anfänger.
Es gibt übrigens Programme, bei denen gibt man die Länge der Förderstrecke ein und am Schluss wird dann die benötigte Leistung angegeben.

Viel Glück beim schätzen.

Gruss

#3

hm…ich wollte die ganze sache über das torsionsmoment der transportrolle angehen…also mit hilfe der Zahnnormalkraft. Beim anfahren und bei der Berührung mit der Bramme entstehen maximal Belastungen…oder seh ich das falsch?

grüße

#4

was ist eine Bramme?

Was für ein Vorgang geht da ab. Welche Zahlen sind da?
Für was ist das ganze.

Ich löse aber keine Aufgaben. Hier musst du anscheinend selber rechnen.

#5

Hallo Beat,
als Bramme bezeichnet man einen Stahlblock, der entsteht, wenn flüssiger Stahl in einer Kokille (Stahlform) gegossen wird.
Diese Bramme wird dann später in Walzgerüsten durch mehrere Walzvorgänge im glühenden Zustand zu z.B. Profilstahl ausgewalzt.
Dabei treten enorme Kräfte auf.

Gruß:
Manni

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#6

Hallo

Ach so, da geht es um walzen von heissem Stahl.

Der Fragesteller hat das aber nicht gesagt. Warum sagt er denn nicht, was er rechnen will?

Wenn der mit Zahlen kommt, könnte man ihm helfen.

Vielleicht möchte er nur die Reibung wissen, die er für den Antrieb einer einzigen Vorschubwalze braucht. Könnte es sein, dass man sich den Luxus erlaubt, jede einzelne Vorschubwalze einzeln anzutreiben?

Das Reibgesetz ist bekannt.

Wieviel geht da pro Stunde durch?
Welche Gewichte sind da?
Welche Bestandteile einer solchen Anlage müssen hier berechnet werden?
Muss was erneuert oder ersetzt werden?

Zur Neuerstellung soll eine bestehende Anlage kopiert werden solange es nicht nach China geht.

Gruss

#7

hallo miteinander,

ich studiere Metallurgie/Umformtechnik, da er hier die Walzkraftformel anspricht habe ich mich zuerst gewundert, weil ich ja hier den rollgang betrachten soll. dann habe ich aber gedacht, der dozent meint hier sicherlich mit walze die transportrolle. da jede rolle einen eigenen antrieb hat, wurde mir auch nur eine transportrolle mit antrieb und stirnradgetriebe gegeben. ich habe absolut keine zahlenwerte. muss mir alle parameter selber logisch „erarbeiten“ weil ich im nächsten schritt eine simulation des lastmomentes durch veränderung der parameter erfolgen soll (Matlab). Dies war der Tipp des Dozenten:
„…unter Lastmoment ist in ihrem Problem das Walzmoment zu verstehen, das an der Walze wirkt (Beschreibung über die Walzkraftformel). Das Getriebemoment ergibt sich aus der Zahnnormalkraft (Schnittkraft zwischen Großrad und Ritzel)
F_n=k_z*(r_1*phi_1-r_2*phi_2)
mit k_z Zahnsteifigkeit, r_i Radien, phi_i Drehwinkel.“

  • „Entwicklung eines durch Stoß und Reibung bezüglich der Material-Transportrichtung erzeugten Lastmomentes (Approximation)“, lautet die Teilaufgabe

Ich habe nun also gedacht ich könnte so vorgehen wie bei einer Kugel auf einer rauen Oberfläche, nur halt auf dem Kopf gestellt. Die Bramme ist über der Rolle. Es wirkt die Gewichtskraft der Bramme auf die Rolle (die Normalkraft wirkt entgegen), die Reibkraft wirkt der entgegen der Bewegungsrichtung. Nur weiss ich noch nicht wie ich hierraus ein Lastmoment errechnen soll bzw wie ich da einen stoß miteinbringen soll. ich verstehe auch nicht warum er mir die zahnnormalkraft angibt.

würd mich über hilfe freuen

grüsse aus nrw

enrie

#8

Hallo,

ich studiere Metallurgie/Umformtechnik, da er hier die
Walzkraftformel anspricht habe ich mich zuerst gewundert, weil
ich ja hier den rollgang betrachten soll. dann habe ich aber
gedacht, der dozent meint hier sicherlich mit walze die
transportrolle. da jede rolle einen eigenen antrieb hat, wurde
mir auch nur eine transportrolle mit antrieb und
stirnradgetriebe gegeben. ich habe absolut keine zahlenwerte.
muss mir alle parameter selber logisch „erarbeiten“ weil ich
im nächsten schritt eine simulation des lastmomentes durch
veränderung der parameter erfolgen soll (Matlab). Dies war der
Tipp des Dozenten:
„…unter Lastmoment ist in ihrem Problem das Walzmoment zu
verstehen, das an der Walze wirkt (Beschreibung über die
Walzkraftformel). Das Getriebemoment ergibt sich aus der
Zahnnormalkraft (Schnittkraft zwischen Großrad und Ritzel)
F_n=k_z*(r_1*phi_1-r_2*phi_2)
mit k_z Zahnsteifigkeit, r_i Radien, phi_i Drehwinkel.“

  • „Entwicklung eines durch Stoß und Reibung bezüglich der
    Material-Transportrichtung erzeugten Lastmomentes
    (Approximation)“, lautet die Teilaufgabe

So ganz blicke ich nicht durch. Wenn es sich nur um die Betrachtung einer Rolle eines Rollgangs handelt, kann man IMHO mit dem „Walzmoment“ nichts anfangen. Auf einem Rollgang wird nur transportiert, nicht gewalzt.
Daraus schließe ich, daß es sich doch vllt.um eine Walze aus dem Walzgerüst handeln könnte und nicht um eine Rollgangswalze.
Ich kenne aber nicht die Walzkraftformel.

Könnte es sein, daß in dieser Walzkraftformel und dem Lastmoment eine horizontale Kraft- Komponente enthalten ist, gegen die eine Zuführrolle (vor dem Eintritt des Materials in das Walzgerüst) „anarbeiten“ muß? Beim Eintritt der Bramme in den Walz-Spalt des Walzgerüstes entsteht doch IMHO ein Stoß.

Könnte dieser Zusammenhang gemeint sein? Das könnte dann doch dafür sprechen, daß Du eine solche Zuführrolle untersuchen sollst. Dann wären aus der „Walzkraftformel“ Kräfte abzuleiten, die bei einer Zuführrolle in Ansatz gebracht werden könnten.

Nun kennt ja niemand Deine Vorlesungen, deshalb ist es schwierig, als Außenstehender ohne Deine Vorkenntnisse etwas zu sagen.

Gruß:
Manni

#9

hallo Manni,

habe mal bei Rapdishare die Systemskizze hinterlegt, so wird die sache ein wenig deutlicher… http://rapidshare.com/files/212133430/Systemskizze.b…
Da ich nur den Antrieb des Rollgangs betrachten soll ist es mir auch unerklärlich warum er von einer Walze redet (möglicherweise weil er als „reiner“ Mechaniker eine Rolle als eine Walze ansieht). Mit dem Walzvorgang ansich hat die Aufgabenstellung nichts zu tun, es muss also etwas mit dem Transport sein. Nun kann ich auch nicht wirklich nachvollziehen warum er mir die Walzkraftformel als Tipp nennt.

Aufgabenstellung nochmal im Detail:

Auf Arbeitsrollgängen zum Brammentransport ist im allgemeinen einheitlich jede einzelne Rolle mit einem Einzelantrieb ausgerüstet. Durch den Transportvorgang werden die Rollen auf schwellende Biegung und Torsion beansprucht. Hier sollen allein die resultierenden
Torsionsverformungen des Antriebstranges mit elastischem Stirnradgetriebe und elastischen Wellenabschnitten, siehe Skizze, modelliert und durch Simulation analysiert werden.(Skizze siehe Link oben.)

Die Aufgabe umfasst die Arbeitspunkte:
• Problem- und Modellbeschreibung
• Modellentwicklung und Bewegungsgleichungen (siehe Skript PS I)
– Formulierung des Torsionsschwingungsmodells mit den vier Drehwinkel-Freiheits-
graden ϕM , ϕo, ϕu, ϕR
– Einf¨uhrung eines drehfrequenzabhängigen Motormomentes
– Entwicklung eines durch Stoß und Reibung bezüglich der Material-Transportrichtung erzeugten Lastmomentes (Approximation)
• Momentenbilanz, gleichförmiger Lauf (Abstimmung der mittleren Drehfrequenzen)
a) bei linearer Motor-Kennlinie
b) bei nicht linearer Motor-Kennlinie (Kloßsche Gleichung)
• Festlegung eines sinnvollen Parametersatzes
• Simulationsprogrammentwicklung
• Parameterstudie durch Variation des Lastmomentes
• Darstellung, Interpretation und Dokumentation der Ergebnisse

Bis auf das Lastmoment habe ich alles, aber weil ich das Lastmoment im Prinzip nur für die Simulation mit Matlab brauche (alle anderen Punkte werde ich in einer Präsentation darlegen) kann ich nicht mit der Programmierung beginnen.

Meine Mechanikkenntnisse belaufen sich auf: Statik, Elastostatik und Kinetik

Grüsse enrie

#10

Hallo enrie,
so sieht das ja mit Deiner Skizze schon mal etwas klarer aus.

Du wirst ja nicht mit so vielen Unbekannten rechnen können (da findest Du keine Lösung), deshalb die Frage nach technischen Vorgaben:

Vertikallast, Walzgeschwindigkeit, Reibungskoeffizient glühender Stahl/Stahl, Rollendurchmesser, Motordrehzahl, Stoßfaktor, Übersetzungsverhältnis, Lagerabstände, Verzahnungsmodul, GD², usw.

Welche Werte hast Du?

Gruß:
Manni

#11

Ich habe überhaupt keine technischen Vorgaben. Ich soll laut Aufgabenstellung meine Parameter selber wählen. Beim Lastmoment soll es sich um eine Approxiamtion handeln, wobei ich die Reibung und Stöße beachten soll.
Die Systemskizze zeigt eindeutig keine Walze sondern den Rollgang zur Walze hin. Deswegen wundere ich mich über den Hinweis „als Lastmoment ist hier das Walzmoment gemeint“.

Habe leider keine Idee für einen Lösungsansatz. Bin schon echt verzweifelt, muss bis zum 9 April fertig sein…zumal ich die anderen geforderten Formeln schon habe und mir ja aber das Lastmoment für die Simulation fehlt.

grüsse enrie

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#12

Hallo enrie,

Ich habe überhaupt keine technischen Vorgaben. Ich soll laut
Aufgabenstellung meine Parameter selber wählen. Beim
Lastmoment soll es sich um eine Approxiamtion handeln, wobei
ich die Reibung und Stöße beachten soll.
Die Systemskizze zeigt eindeutig keine Walze sondern den
Rollgang zur Walze hin. Deswegen wundere ich mich über den
Hinweis „als Lastmoment ist hier das Walzmoment gemeint“.

Ergeben sich aus der Formel des Walzmomentes denn vllt. Angaben auf das Brammengewicht die Walzgeschwindigkeit, Reibwerte o.ä. die man bei dem Rollgang zugrunde legen kann?

Es ist doch ein Unterschied, ob die Bramme 1m oder 3m breit ist.
Ich verstehe z. Zt. nicht, wie Du eine solche Aufgabe nur mit Annahmen lösen sollst.
Da ist so wie eine Aufgabenstelleung: Berechne ein Auto, ohne Angabe, ob es sich um einen Kleinwagen, einen LKW oder um einen Tanklastzug handelt.

Gruß:
Manni

#13

hallo manni,

beim vom Dozenten verlangten Torsionsschwingungsmodell habe ich auch keine werte gegeben, aber dieses Modell muss ich nicht zur Simulation benutzen sondern nur in meine schriftliche Ausarbeitung integrieren. Auf meine Frage ob ich nur ein allgemeines Modell zur Brechnung brauche entgegenete er nur:
„Eine allgemeine Form des Modells muß formuliert werden. Später benötigen Sie dann einen sinnvollen Parametersatz zur Simulation.“

Da aber in der Aufgabenstellung nur verlangt wird, dass ich das Lastmoment simuliere, könnte es doch auch sein, dass ich das Torrsionsschwingungsmodell für meine Berechnung des Lastmomentes benötige???

grüsse
enrie
Deswegen

#14

Hallo enrie,

Da aber in der Aufgabenstellung nur verlangt wird, dass ich
das Lastmoment simuliere, könnte es doch auch sein, dass ich
das Torrsionsschwingungsmodell für meine Berechnung des
Lastmomentes benötige???

Die angetriebene Rolle überträgt eine horizontale Kraft auf die Bramme. Diese wird durch Reibungskraft transportiert. Mit der Annahme einer vertikalen Last (Bramme) und dem Reibwert hast du eine auf dem Radius der Rolle wirksam werdende Horizontalkraft und mit dem Rollenradius ein Moment. Gegen dieses Lastmoment muß der Motor anarbeiten. Die Motordrehzahl müßte durch Synchrondrehzahlen eigentlich festliegen. Also z. B. 500, 600 oder 750 Upm (oder höhere).
Das Lastmoment der Rolle tordiert die Rolle selbst (wahrscheinlich vernachlässigbar) und die Welle mit Zahnrad. Das Lastmoment wird durch das Übersetzungsverhältnis der Zahnräder verkleinert, da von der Rolle als Bezugspunkt die Übersetzung ins Schnelle erfolgt. Nun wird nur noch das Wellenstück mit dem Ritzel tordiert.
Da der Walzbetrieb sehr rauh ist, würde ich eine angenommene vertikale Nennlast (Bramme) mit einem Stoßfaktor ca. 3,5 beaufschlagen.
Vllt. ist das der „Stoß“, von dem Dein Prof. sprach.
Ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis darfst Du bei einem einstufigen Zahnradgetriebe nicht überschreiten. Mit der Annahme der Teilkreisdurchmesser der beiden Zahnräder kannst Du die Umfangskräfte aus dem Lastmoment heraus abschätzen.

Ob diese Schilderung Dir hilft, weiß ich nicht.

Gruß:
Manni

#15

hallo Manni,

ich danke dir für diese Anregung/Idee denn sie scheint zu stimmen…werde hierraus versuchen eine Formel bzw. ein Modell zu formulieren, dass ich in MatLab eingeben kann.

drück mir die daumen! :smile:

gut gelaunte grüsse aus dem grad sonnigen nrw

enrie