Sind Newton ausreichend?

Wissenschaft Physik
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Hallo,

ich habe über einen Kellerabgang eine Holzterrasse gebaut. Da ich allerdings den Kellerabgang bei Bedarf weiter nutzen möchte, habe ich über dem Abgang eine Klappe montiert, die sich elektrisch heben soll.
Nun hatte ich 2 Fensterantriebe mit je 650 Newton darunter montiert. Als ich diese gekauft hatte, hatte ich die Gewichte der Klappe grob überschlagen und befunden, daß ich mit insgesamt 1300 Newton hinkommen werde. Da aber nun, wo ich das Holz probeweise auf die Klappe gelegt habe um sie das erste mal aufzufahren, die Klappe sehr viel langsamer auffuhr als ohne Belastung durch das Deckholz, mache ich mir doch Sorgen, ob ich vom Gewicht her nicht doch drüber bin.

Ich dachte immer, daß ich die Newton grob mit 10kg pro Newton umrechnen kann, so daß ich dann auf ein ca. Maximalgewicht von 130 kg kommen würde. Die Formel bei Wikipedia und welche Faktoren ich da nun einsetzen müßte, verstehe ich nicht. Ich komme nicht dahinter warum die Auszüge mit Newton bezeichnet werden und nicht mit dem möglichen stemmbaren Gewicht. Denn das Gewicht zum Auszug ändert sich doch auch während des Öffnungsvorganges - also habe ich doch auch anfangs eine höhere Newtonzahl wie später, wenn die Klappe senkrechter steht. Also sind die 650 Newton ja auch nicht die ganze Zeit von nöten. Und somit schließe ich daraus, daß auch die Formel nur ein Richtwert sein kann, weil sich doch die Bewegungsrichtung ändert. Das war mal mein Hintergedanke, warum ich die Formel nicht verstehe und nicht wüßte, welche Faktoren ich in meinem Fall für „kg“, „m“ und „s“ einsetzen soll.

Hier sind nun die Daten meiner Klappe. Vielleicht können Sie mir ausrechnen, ob ich auf der sicheren Seite bin mit meinen zwei Auszügen :

  • Die Deckbretter haben ein ca. Gewicht von 50 kg
  • Der Unterbau der Klappe (aus Kanthölzern), ein Rechteck 282 x 93 cm, hat ca. 15 kg
  • An einer kurzen Seite der Klappe sind 3 lange Flachscharniere angebracht, so wie man sie von Gartentoren kennt. Von dieser Drehpunktmitte bis hin zum Befestigungspunkt der Zahnstange vom Auszug unter der Klappe, sind es 77 cm.
  • Das heißt, daß die Klappe noch 205cm Restmaß hinter der Zahstangenanbindung hat.

Vielleicht noch wichtig :

Wenn Sie sich ein rechtwinkliges Dreieck aufzeichen, mit einem unteren waagerechten Schenkel von 282 cm und einem dazu 90° versetzten senkrechten Schenkel von 200 cm (das soll die Mindestdurchgangshöhe am Anfang der Treppe sein), entspricht das etwa dem Öffnungswinkel. Ich tippe mal auf ca. 30 Grad.

Ich hoffe jemand kann mir helfen. Fall noch fragen sind bitte anfragen.

Danke,

Thorsten

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Hallo Thorsten,

ich glaube Du bringst da ein Paar Sachen durcheinander.

Jeder Motor hat eine angegebene Leistung (in W oder kW angegeben) mit dieser Leistung kannst Du eine Masse (in kg)hochheben. Um die Masse hochzuheben braucht man eine Kraft. Diese Kraft die man benötigt um ein Gewicht zu heben kann man mit 9,81 N/kg annehmen, wenn die Kraft gegen die Gravitation wirkt. Ändert sich der Winkel, ändert sich auf der Aufwand.

Die Leistung Deines Motor ist definiert mit Arbeit / Zeit.
Das bedeutet ein leichtes Gewicht wird schneller gehoben, als ein schweres Gewicht.
Ob Dein Motor nun unter oder über dimensioniert ist, hängt von der Leistung deines Motors ab und von der Konstruktion, wie Du die Klappe hebst. (Hebel, Winkel, Getriebe,…)

Gruß Stefan

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Hallo, Thorsten,

ich weiß nicht, wie Du die Fensterantriebe angeordnet hast. Die größte Kraftentfaltung dieser Antriebe ergibt sic, wenn sie (bei waagerechter geschlossener Klappe) senkrecht angeordnet sind.
Die 650 N ist nach meiner Annahme die von der herausfahrbaren Antriebsspindel max. Kraft eines Antriebs. Mit den von Dir genannten Daten reichen beide Klappenantriebe gerade aus, um die Klappe anzuheben. Schwenkt die Klappe dann um den Scharnierdrehpunkt nach oben, reduziert sich diese erforderliche Kraft, so daß die Klappe weiter (bis in die Endlage) angehoben wird. Du sagst allerdings nicht, wie groß der Hub dieser Antriebe ist. Um die Bodenklappe auf ca. 30 Grad anzuheben, muß der Hub der Antriebe ca. 40 cm betragen.
Die Kraft von ca. 650 N eines Antriebs wird bei der Nennleistung seines E- Motors erbracht. Leider nennst Du die Hubgeschwindigkeit des Antriebs un die elektr. Leistung eines Antiebs nicht.
Jeder E- Motor kann aber ein bißchen überlastet werden, zumindest im Kurzzeitbetrieb. So besehen, könnte es also gerade klappen.
für eine genauere Beurteilung fehlen allerdings Daten des Antriebs.
Vielleicht nennst du mir mal die Formeln, die Du nicht verstehst oder schickst mir eine Handskizze mit allen Daten. Dann könnte ich Dir evtl. weiterhelfen.
Gruß:
Manni

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Hallo,

Ich dachte immer, daß ich die Newton grob mit 10kg pro Newton
umrechnen kann,

kann es sein, dass Du das mit „1 kg pro 10 Newton“, entsprechend 0.1 kg pro Newton, verwechselt hast?

FG = m g, g = 10 m/s² (gerundet)

Gruß
Martin

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Oh Entschuldigung, so wollte ich das auch schreiben.

Thorsten

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Hallo Manni,

hier erst mal alle Daten die ich zum Antrieb habe. Der Antrieb funktioniert auf 100cm Hub, aber ich will die Klappe nur am äußersten Punkt ca. 200cm aufgehen lassen, damit ich drunter durchlaufen kann. Ich hatte damals nur den Antrieb mit dem längsten Hub genommen, weil die anderen auch 650N hatten und ich sonst nicht hätte weiterplanen können.

Also die Klappe ist 282 x 93 cm groß
der Drehpunkt ist 77cm von der Anbindung der Antriebe auf der Klappenunterseite weg.
Die Klappe öffnet 35 Grad.

Stellen Sie sich nun ein Dreieck vor. Ich erkläre es am Beispiel des allgemeinen Dreiecks auf www.wikipedia.de. Das Dreieck bezieht sich also auf die Klappe in einem Öffnungswinkel von 35 Grad und ist unterhalb der Klappe gemessen. Also das Dreieck wäre quasi die Schablone zwischen Unterseite Klappe, Oberkante Waagerechte und Flucht vom Antrieb.

So, hier die Grade :

Alpha mit 58 Grad, Beta mit 35 Grad und Gamma 87 Grad.
Der Schenkel a) steht für die waagerechte Bezuglinie der Klappe, c) ist die Unterkante der Klappe in geöffnetem Zustand und b) ist die Flucht vom Antrieb. Alles in Allem habe ich 180 Grad Summe im Dreieck.

Im Vergleich hierzu die Klappe und die Antriebsstellung zur Klappe in geschlossenem Zustand der Klappe :

Nehmen Sie sich wieder das Dreieck wie auf Wikipedia vor und nichts verdrehen.

Da habe ich Gamma mit 74 Grad, b) ist die waagerechte Bezugslinie und a) ist die Flucht vom Antrieb.

c) , Alpha und Beta sind leider nicht meßbar. Diese Erklärung soll nur den Anfangsstand des Antriebes bis hin zur aktuellen Stellung des Antriebes bei 35 Grad-Öffnung darstellen.

Hier noch die Antriebsdaten vom Hersteller :

Zahnstangenantrieb RACK 1000, Hub 1000 mm, Schub-, Zugkraft 650 N, Geschwindigkeit ca. 8 mm/s, elektronische Endschalter, Spannung 230 V AC, max. Stromaufnahme 0,1 A , Einschaltdauer 50 %, IP 55, Anschlusskabel ca. 1,5 m, Farbe silbereloxiert

Hoffe Sie können helfen. Ich schicke Ihnen noch Bilder an Ihre Mail.

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Hallo Stefan,

bitte sieh Dir mein Antwortartikel an Manni an von heute um 22:02 Uhr. Dann wirst Du verstehen was ich meine.
Bilder habe ich Dir an Deine Mail geschickt.

Thorsten