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Exzenterpresse/max. Druck berechnen

H

hpf

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Hallo,

seit ich die Exzenderpresse von Dex im Einsatz sah, geht mir das Teil nicht mehr aus dem Kopf.
Also auch so ein Teil bauen.
Nun stellt sich mir die Frage, wie hoch der max. Druck werden kann, die die Presse bringt, bevor der Motor stehen bleibt (die Konstruktion sollte ja möglichst nicht nachgeben/kaputt gehen).
Physikalische Angaben, von denen ich denke, dass sie eine Rolle spielen könnten, wären z.B.: Motorleistung, Umdrehungen und Hub des Exzenders.
Die Frage ist nun, wie man mit solchen Angaben den maximalen Druck berechnen kann, oder benötigt man mehr/andere Angaben?

Kann mir da ein Maschinenbauer bitte weiterhelfen?

Danke.

Gruß
Harald

P.S.: Werde selbstverständlich die Konstruktion hier veröffentlichen
 
Hallo Harald,

Du mußt von dem Motor die Drehzahl und das maximale Drehmoment wissen.
Angenommen du hast einen Motor mit einer Nenndrehzahl von 2800 1/min und Du möchtest eine Hubfrequenz von 200 Hüben/Min haben, So benötigst Du eine Untersetzung von 14:1. Im Selben Maß wie die Drehzahl untersetzt wird, wird das Drehmoment Übersetzt.Hat dein Motor ein Drehmomen von 10Nm, hast Du nach dem Getriebe
10Nm*14= 140Nm.
Mit den 140Nm bewegst Du dann deinen Exzender. Der Exzender wirkt zunächst auch nur als einfache Übersetzung.
Hat der Exzender eine exzentrizität von 4mm ist die Übersetzung
1m/0.004m = 250. Daraus ergibt sich eine Umfangskraft von 140Nm*250= 35000N.
Wenn man diese Kraft in die Gewichtskraft von Tonnen umrechnet (was physikalisch nicht korrect ist), erhält man ca. 3.5t.
Wählst Du einen Exzender 1mm kleiner, erhälst Du
140Nm/0.003m=46.7Kn oder 4.67t.
Der Exzender hat aber durch seine Umsetzung der Drehbewegung in eine lineare Bewegung eine zusätzliche übersetzende Wirkung.
Für die Verhältnisse am Exzender muß ich zunächst eine Skizze machen, um die Erkärung zu beenden.
Du könntes zunachst ein paar Bilder hier einstellen, damit die Anderen wissen worüber hier geredet wird.

Gruß

Detlef
 
Deine Fragen lassen sich so ohne weiteres gar nicht beantworten:
Der Hebelarm, mit dem der Stahl auf die Presse drückt verändert sich mit der Stellung des Exzenters.
So gibts ja beispielsweise den einen Totpunkt, bei dem der Exzenter dem Stahl am nächsten steht. In diesem Punkt ist der Hebelarm gleich 0, die Kraft geht dafür gegen unendlich, wie bei einem Kniehebel.
Nur theoretisch natürlich, in der Praxis ist die Kraft schon endlich, weil in diesem Fall das schwächste Glied der Kette nachgibt: Wenn nicht der Stahl, dann die Presse...

Wenn der Stahl warm, also weich genug ist, wird er nachgeben und die maximale Kraft lässt sich aus der Multiplikation der Festigkeit des Stahls (den Wert kenne ich nicht) und der verformten Fläche (das müsstest Du als Konstrukteur festlegen) ausrechnen.
Jetzt musst Du noch wissen, wie hoch die Verformung in einem Hub sein soll, daraus kannst Du den Drehwinkel bestimmen, mit dem der Exzenter auf den Stahl trifft und daraus den Hebelarm errechnen. Damit kannst Du das benötigte Drehmoment errechnen.
 
Hallo,

Danke für die Antworten :)

Das bringt mich schon ein Stück weiter. Mir geht es nur darum, die Lager z.B. auslegen zu können, bzw. die passenden zu kaufen ;)
Eigentlich kam ich auch zu dem Ergebnis wie Du Hobby, dass die Kraft am unteren Totpunkt des Exzenders gegen Unendlich laufen müsste.
Mich hat nur gewundert, dass bei den Exzenderpressen, die man kaufen kann, immer ein max. Druck angegeben ist ...
Heute Abend werde ich endlich mal Geld überweisen, damit ich hier zum Fördermitglied werde. Sobald ich dass bin, werde ich einen eigenen Thread über den Bau der Exzenderpresse starten und auch Zeichnungen zu aktuellen Überlegungen der Konstruktion einstellen. Das Ziel soll sein, dass die Exzenderpresse möglichst nah an die Möglichkeiten eines Lufthammers kommt. Z. B. die Verstellung des Abstandes zwischen oberen und unteren Gesenk per Fußpedal, etc. Aber wie gesagt, dazu dann mehr im neuen Thread.

Gruß
Harald
 
Hallo hpf,
wenn ich das richtig verstanden habe willst Du mit dein Exzenterpresse
schmieden. Ich würde daran keinen Gedanken verschwenden.
Exzenerpressen sind zum schmieden völlig ungeeignet weil der Hub zu langsam kommt und in der Höhe b.z.w. der Schlagtiefe nicht verstellt werden kann. Wenn das ginge hätte ich meine Exzenterpresse schon zum schmieden genommen ( 36 t ). Was willst Du denn mit einem Hub von 4mm.
Du brauchst eher 200-400mm und der Bähr muß als Schwungmasse diehnen. 3-4 t Schlagkraft schaffst Du doch schon mit dem Handhammer. Masse x Beschleunigung = Arbeit.
Mein Rat: im Internet nach Feder- oder Lufthammer suchen.
Trotzdem viel Erfolg
 
@Egbert: Harald kommt auf diese verrückte Idee, weil er meine selbstgebaute Schmiedpresse auf dem Schmiedetreffen bei Markus Balbach gesehen hat. Ich hatte gehofft, das einige Bilder gepostet,werden als Anregung für Nachahmer.

@Hobby: Ich habe die Rechnung mit dem Motor angefangen, weil ich in der Regel vorhandene (gesammelte) Teile verwende.Die Verhältnisse am Exzender ( Kraft gegen Unendlich am unteren Totpunkt) wollte ich ja noch ergänzend darstellen. Im Moment betreibe ich die Maschine mit einem 1000W Motor und benutze sie um Damastpacket auszurecken.

Detlef
 
Egbert said:
...1) Was willst Du denn mit einem Hub von 4mm.
Du brauchst eher 200-400mm und der Bär muß als Schwungmasse diehnen. ...2) Masse x Beschleunigung = Arbeit.
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1) Wenn er eine Verformung von 4 mm erreicht ist das doch alles andere als schlecht, oder? Eine Walze würde wohl auch nicht mehr schaffen.

2) Nicht ganz: Masse x Beschleunigung = Kraft
 
Ich will hier auch mal kurz meinen Senf dazu geben:

1) Das Ding heißt Excenter - hat was mit Zentrum zu tun und nicht mit Tender...

2) Die Berechnung von Dex ist tadellos richtig, besonders der Hinweis auf die unzulässige Umrechnung gefällt mir gut.

3) Die Kräfte, die Dex angibt sind Minimalkräfte, die bei waagerechter Excenterstellung erzeugt werden können. Je weiter der Excenter in Richtung oberen oder unterer Totpunkt wandert geht die Kraft ins unendliche - wenn nicht das Material vorher schlapp machen würde (wie hobby schon sagte).

4) Da man den Hub nicht variieren kann, bewegt man halt das untere Gesenk, Dex hat das ja schön vorgemacht. Daran sollte Egbert noch mal feilen, dann kann er seine Presse auch zum Schmieden benutzen.

MfG
newtoolsmith
 
Für Alle die hier mitlesen, habe ich den Link zu einem Bild aus einem anderen thread, auf dem man den CAD-Konstruktion sehen kann. http://www.messerforum.net/attachment.php?attachmentid=16634
Der Exzenter befindet sich oben und bewegt das Obergesenk.
Das Untergesenk wird in der Höhe über einen verschiebbaren Keil eingestellt.

Hier habe ich jetzt noch den Link zu einem Bild von der Presse.
Sie ist komplett aus Altteilen zusammengebaut und erhebt nicht den Anspruch auf maschienenbautechnische Korrektheit http://www.messerforum.net/attachment.php?attachmentid=16635

Detlef
 
Last edited:
Zitat von Egbert:
Exzenerpressen sind zum schmieden völlig ungeeignet weil der Hub zu langsam kommt und in der Höhe b.z.w. der Schlagtiefe nicht verstellt werden kann.
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Das kann man so nicht stehen lassen.

Mach doch mal eine Werksbesichtigung bei einem Werkzeughersteller wie zum Beispiel Wille, Knipex, oder (von mir immer gern empfohlen) Krenzer in Ennepetal :p. Was meinst du, wie viele Exzenterpressen da als Schmiedepressen gebraucht werden.

Grüße Willy
 
Für die Berechnung der maximalen Kraft und des real verfügbaren Hubs muss man nicht nur wissen wie viel sich das Werkstück verformt, sondern auch um wie viel die Presse selber.
Man muss sich das Maschinengestell wie eine Feder vorstellen, die durch den Exzenter (so übrigens auf deutsch) gespannt wird.

Nehmen wir an das Werkstück sei völlig starr, dann ist die Maximalkraft Fmax = Federrate Maschinengestell x Exzenterhub.
Nicht einfach zu bestimmen!

Jedenfalls gilt: Je steifer die Presse, umso größer die maximale Kraft und umso größer der verfügbare Hub.
 
Hallo Mikromeister,
ich habe bei meiner Neukonstruktion eine FEM-Analyse durchgeführt.
Als Kraft, habe ich den Moment 10° vor dem unteren Umkehrpunkt gewählt.
Da war die Verformung ungefähr bei einem zehntel Millimeter.
Das größte Problem, sehe ich in der Besteimmung der Kraft, die benötigt wird um dem Stahl zu verformen. Man durch läuft ja schon einen Großen Temperaturbereich.Außerdem bearbeitet man auch unterschiedliche Stähle, die bei selber Temperatur unterschiedliche Festigkeiten aufweisen.
Aber eins steht sicher, wenn ich mit zu kaltem Material oder der Zange zwischen die Gesenke komme geht immer wieder mal etwas kaputt.

Detlef
 
@Egbert:

Schön, dass du es einsiehst, aber deine Einsicht dürfte ruhig noch etwas weiter gehen.

Wenn man nicht freiform schmieden will taugt eine Excenterpresse sehr wohl. Nicht nur zum GEsenkschmieden - dort natürlich besonders gut geeignet.

Wer an der Untergesenkverstellung schnell genug ist kann sogar etwas zaubern damit.

@DEX:

FEM? Was hast du mit der FiniteElementeMethode zu tun? Wo hast du denn ein Programm dafür? Auf der Arbeit?

Ich hab mal unter SolidWorks damit gespielt - cooles Tool.

Ein Zehntel lasen wir dir noch gerade so durchgehen.... ;)

Vor zwei Tagen habe ich übrigens eine Studienarbeit bei ThyssenKruppNirosta in Krefeld begonnen. Stichwort: Stranggussanlage. Der Rest ist leider geheim - Aber hoch spannend, ich würd gerne mehr erzählen. Bei dem Wetter arbeitet man auch gerne im Stahlwerk. Es hat sich dort noch nie jemand beschwert, er würde frieren...

MfG
newtoolsmith
 
Hallo,

möchte hier auch mal meine Meinung zu Detlef´s kleinem Maschinchen loswerden. Bis jetzt habe ich noch nichts gefunden, was sich mit seiner Presse in Funktion, Leistung und vor allem Geräuschpegel vergleichen lässt. Ich durfte bis jetzt zweimal mit ihr arbeiten und bin jedesmal überrascht gewesen. Genauso wie mir erging es wohl auch vielen Besuchern des Wintertreffen bei Markus Balbach wo die Maschine ich weiß nicht wie oft fotografiert wurde. (In der Bilderzusammenstellung von Andreas ist auf der zweiten Seite auch ein Bild der Presse in Aktion zu sehen, zu finden unter "Wintertreffen in der Schmiede Balbach [14.01.2006]")
Für mich besteht gar keine Frage, diese Presse nachzubauen, da ich einen 100 Jahren alten Stall als Werkstatt benutze und nicht weiß, ob das Fundament die Schläge/ Erschütterungen eines Luft oder Federhammers mitmachen würde.

@ Egbert,
frag mal Harald, wie lange Detlef für das Auschmieden seines Vierkantstabes gebraucht hat.

@ Dex,
freu mich schon auf´s nächste treffen.


Gruß

Uli
 
Hallo,

werde mich auch mal wieder in meinen Thread einklinken; hatte mal kurzzeitig keine Berechtigung zum Posten.

Das Ausschmieden des Vierkantstahles hat mich ja gerade überzeugt. War ein Stück ca. 20x20x250. Innerhalb von ca. 20min war er auf 10x10 herunter.

Wenn man sich eine Konstruktion einfallen läßt, bei der sich eines der Gesenke per Fußpedal verstellen läßt, hat man quasi einen Feder-/Lufthammer. Nur wie oben geschrieben, wesentlich leiser und erschütterungsfrei. Genau sowas brauchen aber die meisten Hobbyschmiede. Feder-/Lufthämmer sind einfach zu unhandlich; abgesehen davon, dass man sie auch noch genehmigen lassen muß (wie ich von Markus Balbach gehört habe, kostet die Genehmigung mehrere tausend Euro, wenn man sie bekommt).

Wie ich an den Reaktionen hier so feststelle hat Dex ja eine regelrechte Epidemie mit seiner Presse ausgelöst ;) Ich werde wohl das kommende WE mit zeichnen verbringen. Es muß noch eine Lösung her, das untere Gesenk per Fußpedal höhenverstellbar zu machen ;)
Wie oben schon geschrieben werde ich die Zeichnungen/Überlegungen hier im Forum zur Diskussion stellen. Wäre auch toll, wenn andere "Kranke" dann ihre Überlegungen mit einfließen lassen würden. Vielleicht bekommen wir dann eine Anleitung/Konstruktion heraus, die prinzipiell jeder bauen kann.

Gruß
Harald
 
Hallo Harald,

das mit dem Pedal wollte ich bei dem Neubau der Maschine auch unbedingt verwirklichen.
Als die Maschine gebaut habe, dachte ich, das die Kräfte zu hoch sind um den Keil einfach mit der Hand auf seiner Position zu halten. Als ich angefangen habe mit der Maschine zu arbeiten, habe ich den Keil immer nur über die Gewindestange bewegt, was sehr zeitaufwendig ist.
Man möchte ja mit dem Keil eine möglichst großen Einstellbereich abdecken. Der Keil den ich im Monent verwende, hat einen Winkel von 20°.
Als ich die erste Presse geplant habe wollte ich nur ein Werkzeug um gut und schnell den Damast auszurecken.
Für die neu geplante Maschine möchte ich viele Veränderungen realisieren.
Über das Pedal soll auch die Maschine angeschaltet werden.
Die Gesenke sollen schnell wechselbar sein, um verschiedenste Operationen auszuführen, z.B. kehlen, absetzen, spalten usw.
Bei dem neuen Gestell solle die Säulen weiter auseinander stehen, um größere Schmiedestücke bearbeiten zu können.
Ich denke der Ansatz mit der Exzenterpresse bietet noch viele Möglichkeiten.

Gruß

Detlef
 
Hallo Detlef,

wie wäre es denn anstelle des Keiles mit einem kleinen Hydraulikheber zu arbeiten? Im Prinzip könnte die Verstellung ja ähnlich wie bei den Schmiedewalzen gestaltet sein.
Somit hättest Du eine relativ schnelle Verstellmöglichkeit nach unten und eine sehr exakte nach oben.

Gruß

Uli
 
Der kleine Wagenheber dürfte ruhig etwas größer sein - wie weiter oben besprochen sind hier Kräfte im Bereich über 100kN am Werk. Da sollte schon ein 12t Heber drin sitzen.

Dass die Kraft gegen unendlich gehen kann ist wie gesagt eher Theorie...


MfG
newtoolsmith
 
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