Nachhilfe in Fachrechnen [Getriebe]

[moby]

Hallo,
ich habe Probleme bei der Planung eines Getriebes.
Ich habe einen Motor mit 18kw und 2800 Umdrehungen. Möchte eine Enddrehzahl von ca. 120 Umdrehungen. Übersetzungsverhältnis ca.23:1
Wie man die Übersetzungen ausrechnet das bekomme ich noch hin.
Aber wie das mit den Kräften ausieht, die auf die Zahnräder wirken, das bekomme ich nicht mehr hin.
Habe beim MÄDLER nachgeschaut. Die haben da schöne Schnecken und Schneckenräder. Aber ich komme nicht dahinter wie ich das Ausrechnen kann, das mir die Zahnräder nicht um die Ohren fliegen.
Ich möchte mit dem Motor entweder eine Exzenterpresse mit 5mm Hub oder eine Reckwalze (dann mit Übersetzug 70:1) bauen.
Es gab mal ein Thema da war eine EXEL-Tabelle mit der mann die Presskraft einer Exzenterpresse aurechnen kann, die funktioniert bei mir nicht
Mit der Formeln zum Selbstausrechnen und etwas Unterstützung währe mir echt geholfen.
Was das Fachrechnen angeht ist meine letzte Schulstunde schon über 20Jahre her. Da wurde dieses Thema wenn Überhaupt,auch nur am Rande angekratzt.
Das diese Sache eine heftige Nummer wird ist mir klar. Ich habe diesen Motor schon eine ganze weile in der Werkstadt stehen und habe seit dem Bau meine kleinen Walze endlich einen Einsatzzweck für den schnuckeligen 18kw Motor (ca100kg) gefunden. Bei meiner kleinen Walze habe ich auch mit dem Motor angefangen.
Danke für die Unterstützung
Gruß Johannes

 

[hpf]

AW: Nachhilfe in Fachrechnen

Hallo moby,

was funktioniert bei dem Excel-File genau nicht?

Gruß
Harald

 

[Armin II]

AW: Nachhilfe in Fachrechnen

Weisst Du denn schon wo du die Trafostation aufbaust???

 

[haasi]

AW: Nachhilfe in Fachrechnen

Hm, ein Link auf die Tabelle wäre nicht schlecht...

Von der Elektrik hab ich kaum Ahnung, aber so rein von der Physik her gilt:

P = M * omega, also Leistung = Drehmoment * Winkelgeschwindigkeit

Da omega = 2 Pi * Drehfrequenz folgt

M = 61,4 Nm bei den 2800 Umdrehungen/Minute (=46,6 je Sekunde). Bei entsprechender Übersetzung eben noch x-fach mehr. Also der Motor hab schon nen ganz schönen Bums. Ich hätte da eher Angst, dass bei der Kraftübertragung was kapput geht...

Hoffe, das hilft etwas.

Gruß,
Daniel

 

[glutsucht]

AW: Nachhilfe in Fachrechnen

Also, bitte vertrau nich, auf das, was ich schreibe, aber ich kann dir sagen, was ich weiß.
Was du vor allem wissen musst, ist, wieviel Drehmoment der Motor hat.
Wenn du übrigens in der Rechnung von 100%igen Leistungsgraden und Reibungsfreiheit ausgehst, wirst du ein in der realität stabiles Getriebe erhalten.
Also, Mutmaßung : Drehmoment.
Leistung(L)=Arbeit(W)/Zeit(T), W = Kraft(F)*Weg(S)
=> L=(F*S)/T L=18KW, S/T=2800/1min*2*pi*r
=> 18KW=F*r *2800*2*pi/1min F*r ist das Drehmoment
=> F*r= 18KW*60sec/5600*pi
(Ab Hier bin ich mir nicht sicher, ob die Übertragung in das m-s-kg System erlaubt ist)
=>F*r= 61Nm


Wenn du jetzt 23:1 untersetzt, hast du das 23fache Drehmoment.
Das Drehmoment ist die Kraft, die die Zahnräder aushalten müssen.

 

[glutsucht]

AW: Nachhilfe in Fachrechnen

Soo jetzt die Exzenterpresse.

Bei der untersetzung 70:1 hast du ein Drehmoment von 4270Nm
(huuh. Ich würde nich groß ne Exzenterpresse bauen. einfach einen 10cm langen Stab quer zur achse dranmachen und unter das ende Legen, was immer du willst. es wird platt sein)

Also hast du (annäherungsweise) eine schiefe Ebene, deren Höhe 5mm und deren Breite pi*(Radius(r)+2,5mm) beträgt. Die 2,5 mm vernachlässige ich streng physikalisch
Weil Arbeit=Kraft mal Weg ist, ist Breite(a)*Drehmoment(D)/r=Höhe(h)*Kraft(Fp)
Aufschlüsseln:
a*D/r=h*F (nicht zu verwechseln mit dem anderen h*F. Scheiße.)
pi*r*D/r=0,005m*Fp
pi*D/0,005m=Fp

Wenn du jetzt 4270Nm hast, kommt da raus:
2682920 Newton,

=268,292Tonnen.

Huuuuh verrechnet oder einfach nur krass? Verrechnet. ganz sicher. irgendwo ne Zehnerpotenz.

 

[moby]

AW: Nachhilfe in Fachrechnen

Hallo an alle Fachrechner
Das Ergebnis von 61Nm hatte ich auch schon, war mir irgenwie zu
wenig. Nun macht das sinn. Klar das Drehmoment steigt ja im Verhältnis zur Untersetzung
Es kommt wieder Licht in den Tunnel. Das ist wie bei dem Mopetz früher, kleines Motorritzel gut am Berg, großes, schnell auf der Ebene.
@Armin II
Trafo Station brauche ich nicht, habe in der Werkstatt einen 18kw Durchlauferhitzer in Bertrieb (von den Stadtwerken genehmigt). Wenn ich den Anschluß mit einem Umschalter und Sanftstart auf den Motor hänge sollte das funktionieren. Jetzt weist du auch warum der Motor 18 und nicht mehr kw hat
@hpf
Bei mir erscheinen da nur merkwürdige Zeichen und Buchstaben??!!
Ich nehme an wenn man kein EXEL auf dem Computer hat funzt das nicht.

Das mit den Schneckengetrieben hat sich so ziemlich erledigt
Machbar währe eines mit 1:60, für eine kleinere Übersetzung machen die Zahnräder nicht mit.
Problem Nr:2
Das größte Problem, der Wirkungsgrad ist sehr schwach. Aleine über die Schnecke geht mir fast die halbe Leistung flöten, im günstigsten Fall! Das sind zB. bei der kleinen Walze dann nur noch 0,75kw ??!! Da kann ich ja gleich mit der Hand kurbeln
Entsprechend würde sich die Presskraft bei der Exzenterpresse auch auf min. die Hälfte reduzieren. Andere Getriebelösungen sind mir zu aufwendig.
Oder hat noch jemand eine einfache kompackte Lösung??
Und bitte keine 3Meter Riemenräder (das würde auch funktionieren)
Es gäbe auch noch die Möglichkeit das über Hydraulik zu machen. Eine Hydraulik kann gewaltige Kräfte übertragen
Dazu wieder eine Frage:
Es gibt bei 3.2.1. "günstige" kleine Pumpen 3-4kw, könnte man nicht 4kleinere Pumpen paralell laufen lassen? Die haben dann ordentlich Literleistung und Kraft. Über Hydraulikmotoren könnte ich dann beide Maschinen antreiben
Die Sicherheit der Maschinen währe dann über die Druckbegerenzung gegeben. Ist nicht unbedingt die billigste Lösung aber "relativ" einfach und universell einsetzbar (auch für Pressen usw.) . Ein Agregat für alle Maschinen. Da ich immer nur an einer arbeiten kann wäre die Leistung "ausreichend".
Und nun die letzte Frage:
Wie hoch müsste die Antriebsleistung einer Exzenterpresse mit 5mm Pressung sein, um mit einem Lufthammer 100kg Bärgewicht 2,5 Schläge pro Sekunde und 300mm Schlagweg mithalten zu können? Vom können des Schmiedes abgesehn, reine Umformleistung bei gleichem Gesenk und Werkstück.
Danke für die Hilfe
Gruß
Johannes

 

[moby]

AW: Nachhilfe in Fachrechnen

Hallo, daß mit dem Dremoment habe ich geschnallt.
Das währen für die Presse bei 23:1 1432Nm
Aber das mit der schiefen Ebene, da hänge ich noch in der Luft.
Laut deiner Formel käme ich da auf knapp 90Tonnen
Köntest du das etwas Ausführlicher beschreiben?


Gruß Johannes

 

[glutsucht]

AW: Nachhilfe in Fachrechnen

Also, das ist keine professionelle Lösung, es fehlen die beträchtliche Reibung, die nicht-linearität des exzenters etc.

Aber Stell es dir so vor, so hab ichs versucht:

Aaalso es ist stark vereinfacht, fast zu sehr, aber du bekommst halt statt der Exakten Presskraft einen Näherungswert.


Edit: ich hab mir durchgelesen, was ich da in der Grafik geschrieben hab, ich kapiers selbst nich, deshalb beschreib ichs ausführlicher:
Bild1 ist verständlich. Der Graph, also das in der Mitte, ist so gedacht: Das ist ungefähr der Weg, den die bewegte Pressbacke während einer Umdrehung zurücklegt. sie startet ganz unten (bzw. oben, ich denke mal, deine Presse presst von oben nach unten), fährt den Berg in der Mitte rauf (Pressvorgang), hat in der mitte den Punkt der maximalen Kompression, und fährt dann zurück in die Ausgangsposition.
In der Grafik ganz unten ist die halbe, flachgebogene Exzenterscheibe vereinfacht als keilförmiges Element dargestellt.
Daraus, dass die 2. Grafik (also der Graph) nicht gradlinig ist, kann man schließen, dass die Presskraft nahe der maximalen Kompression und nahe der minimalen Kompression (also beim oberen und unteren Umkehrpunkt der Presse) wesentlich größer ist, als während des Hauptpressweges. Die Vereinfachung gibt somit einen gemittelten Wert der gesamten Kompression, in der Realität schwankt die Presskraft während des Pressens um diesen Wert.

 

[glutsucht]

AW: Nachhilfe in Fachrechnen

Achja mit der Untersetzung: bei 18KW kannst du durchaus mal drüber nachdenken, zum Schrottplatz zu fahren und dir ein altes LKW getriebe o.ä. zu holen, das müsste im 1. Gang ausreichend untersetzen und hat, falls du mal hängen bleibst, nen Rückwärtsgang... fänd ich cool wenn das mal wer macht, mich juckts ständig, mal so ein Getriebe einfach mal auszuprobieren, aber naja, ich hab keine Verwendung, kein Geld, keinen Platz.

 

[glutsucht]

AW: Nachhilfe in Fachrechnen

Noch ne Idee:

Du musst ja nicht 100 Teile in der Minute fertig machen, sondern ein paar mal pressen, aber dann mit viel wumms und längere Strecken.
Wie wärs, wenn du statt des Exzenters tatsächlich einfach einen Keil nimmst, der vom Motor ganz langsam da reingeschoben wird, wo sonst die Exzenterscheibe wär? dü hättest beliebig viel druck, einstellbar durch das Verhältnis von länge zu Breite des Keils, beliebig viel Hub, das einzige, was langsamer wird, ist die Hubgeschwindigkeit:

*g* ist alles wahrscheinlich OT, sieht hässlich aus, wird als Maschine viel zu groß, blödes Paint und so, aber so isses gedacht:
Der Braune Motor treibt die fetten blauen Schrauben an, die in den Dicken, stabilen roten Gewinden sind. Das alles war bis auf die Gewinde jetzt steif mit dem Rest verbunden, die gewinde hängen an nem Keil, der wird in den Spalt zwischen Pressstempel und starrem Wiederlager gedrückt, naja. Quetsch. Der Stempel kommt dann durch Federn oder so wieder hoch oder hat so kleine rollen in ner Nut vom Keil, sodass er wieder mit hochgezogen wird, wenn man den Keil zurückzieht.

 

[Klaus1602]

AW: Nachhilfe in Fachrechnen

Hallo Johannes
mich würde interessieren was Du später mit der Exzenterpresse vor hast. Warmumformung oder Stanzen?

Gruß Klaus

 

[moby]

AW: Nachhilfe in Fachrechnen

Hallo
Ich glaube ich habs. Schau mal auf Seite 22!
http://www.fh-zwickau.de/online/klepzig/Umformmasch_03/UZAW_Arbbl_ohne_Springer.pdf
Da Ft=F (imUT)
Da im UT die Kraft am größten ist.
Das währen dann 28 Tonnen
Richtig?
Gruß
Johannes

 

[moby]

AW: Nachhilfe in Fachrechnen

@Klaus1602
Hallo, Möchte sie zur Warmumformung nutzen.
Gruß
Johannes

 

[moby]

AW: Nachhilfe in Fachrechnen

Ein etwas generftes Hallo,
@glutsucht
deine Beschreibung des Vorgangs, OK sehr schön und verständlich. Super!!
War Gestern beim Herrn Dipl. Ing. Maschinenbau (Schwiegervater (80 Jahre alt))
Legte im gesenkten Hauptes meine bescheidenen Berechnungen vor. Die ich auf der Basis der obigen Internetseite der WH Zwickau (FH) gemacht hatte.
Er schaute sich das 3 Zigarettenlängen an, und sagte was ich noch von ihm wollte?? Wenn ich mich nicht verechnet habe sei der Lösungsweg der Richtige!
Dann habe ich Zuhause das Ganze noch mit verschiedenen Hebelstellungen ausgerechnet. Wenn mann das mittels eines Diagramms darstellt, sieht das aus wie dein gezeichnetes Oben.
Aber es werden, gleich wie die Kubel steht, trotzdem nicht mehr als 28 Tonnen!!!!

Heute blätterte ich im KNUTH Maschinenkatalog
Da ist ne Pesse drinn, ähnlich meiner konfiguration, die macht 250Tonnen!! Bei halber Wellendrehzahl allerdings. Aber auch mit 18kw Motor und 5mm Hub.
Ich habe das mal auf weise der TH Zwickau ausgerechnet. Da komme ich nur auf schlappe 64Tonnen!!!
Rechne ich das mit deiner Formel, komme ich schon auf 200Tonnen!! Schon viel besser
Und diese Rechnungen sind alle ohne Berücksichtigung des Wirkungsgrads!!??
Also stimmt da was nicht Denn ich glaube nicht, daß die Daten der Pessen derart geschönt sind.
Oder habe ich da den Faktor Schwungrad übersehen?
So langsam werde ich noch ganz WUSCHICH

Gruß
Johannes

 

[glutsucht]

AW: Nachhilfe in Fachrechnen

Ja das Schwungrad ist wichtig. Da du ja nicht jeden möglichen Pressvorgang nutzt, also die Presse nicht unentwegt auf- und abfahren lässt, sondern sie nur an das Schwungrad koppelst, wenn du pressen musst, kann der Motor während der Leerlaufphasen unmengen potentieller Energie in ein Schwungrad laden, vorausgesetzt, es ist groß genug. Diese Pot. Energie drückt sich in einer enormen steigerung des Drehmomentes aus, es gibt bestimmt bei Wikip. Formeln, die Schwungenergie und so auszurechnen.
Knuth baut natürlich mit high tech und allem, was den gebrauchswert der Maschine möglichst hoch macht, also rechne nicht mit 250 Tonnen, außerdem bedeutet halbe Wellendrehzahl auch doppeltes Drehmoment und doppelter Pressdruck, also sollte die Knuth-Maschine bei deiner Drehzahl 125 Tonnen erreichen.

Ich habe von Berechnung von Reibung und so keine Ahnung, ich hätte aber nie gedacht, dass da ca. 85% der Leistung verpuffen. Aber bau die Presse mal. Mit nem ordentlichen Schwungrad verformst du stahl sicher wie Butter. (alter... 18 Kilowatt!)

 

[Klaus1602]

AW: Nachhilfe in Fachrechnen

Hallo Johannes
also erst mal alle Achtung vor Deinem ehrgeizigen Ziel- sich selber eine Exzenterpresse bauen zu wollen.
Ich möchte Dich auf keinen Fall frustrieren, aber nach den letzten zwei Beiträgen wird eigentlich schon klar, dass Du um eine Schwungmasse nicht herum kommst. Ich denke es wird weitergehen mit einer sehr schnell eingreifenden Kupplung zur Auslösung des Hubs, und einer ebenso schnellen Bremse am oberen Totpunkt. Bei einer weggebundenen Maschine mußt Du auch immer mit einem Festfahren rechen, wenn der Wums mal nicht reicht. Hast Du Dir daüber schon Gedanken gemacht wie sie dann wieder freigefahren wird ? Weiter fallen mir Punkte wie Lagerschmierung -kühlung (denn die 85% Verlust sind i.d.R. Wärme), Steifigkeit des Ständers... ein.
Als Anhaltspunkt : Eine ca. 100t-Presse von SCHULER mit einer Antriebsleistung von 15kW wiegt so um die 9 t mit dem Maßen 2,5x1,5x4 m.
Aber wie gesagt, lass Dich von meinen kritischen Anmerkungen nicht verunsichern.

Gruß Klaus

 

[moby]

AW: Nachhilfe in Fachrechnen

Hallo,
die Sache mit der Kraft auf dem Stempel ist nun endgültig gelöst. Habe noch meinen Onkel (Alter 70Jahre) Maschinenbau Ing (FH) antelefoniert. Halbe Stunde später Rückmeldung, Lösungsweg und Ergebnis OK . Auf die Sache mit den Pressen anderer Hersteller, antwortete er mir, ich sollte mal eine "Kampfwertsteigerung" durch ein Schwungrad durchrechnen. Mit dem Zusatz " mann muß nicht alles glauben was in bunten Prospekten steht, rechne das mit der Schwungmasse durch und melde dich wieder" Tschüß
Ok, dann mal an die nächste Rechnung.
Den Antrieb möchte ich mit einem Hydraulikmotor fahren, wenn der überlastet wird, spricht das Druckbegrenzungsventiel an. Durch kann mann das max. Drehmoment "steuern" . Sollte sie doch festfahren kann, mann einfach die Drehrichtung umkehren. Auserdem hat der Hydraulische Trieb den Vorteil das man über den Volumenstrom des Öls auch noch die Drehzahl steuern kann.
Über einen mit Federn vorgespanten Tisch der bei Überlast nach Unten ausweicht bin ich auch noch am grübeln.
Mein Onkel gab mir auch noch mit auf den Weg, ich sollte doch erst mal eine "Kindergartenversion" (in etwa 1:10)dieser Presse bauen um dort Funktionon und die Kontruktion testen. Wenn ich die Steifigkeit der Presse so schwach wie das spätere Original rechne und baue, könne mann damit richtig arbeiten und versuche fahren und eventuelle Fehler in der Statik oder Hydraulik aufspüren.
Einen 1,5 kw Motor hätte ich ja noch.
Die Idee hat was.
Gruß
Johannes

 

[Klaus1602]

Hallo Johannes,
habe mich heute mal mit einem Instandhaltungsingenieur der mitten im Leben steht, und täglich mit Exzenterpressen zu tuen hat, unterhalten.
Also, es geht um Exzenterpressen die für die Warmumformung, sprich zum Gesenkschmieden gebaut wurden.
1.) Rein von der Anschlußleistung des Antriebsmotors kann man nicht auf die Presskraft schließen. Zum Beispiel hat eine Eumuco MP4000 eine max. Presskraft von 4000 t und einen Antriebsmotor von "nur" 185 kW. Sie ist in der Lage diese Kraft max. 12 x pro Minute zu bringen. Zwischen den Hüben speichert der Motor wieder Energie in die Schwungmasse in dem er die Drehzahl erhöht. Dein 18 kW Motor sollte bei diesem Verhältnis dann auch so um die 400 t bringen.
2.) Bei vernünftigen Maschinenbau soll das Maschinengewicht ca. 10% der max. Presskraft betragen. 60% davon verschwinden im Tisch, Seitenständern und Traverse. Die restlichen 40% im Stößel, Exzenterwelle und in der Schwungmasse. Kupplung, Bremse, Motor und Sonstiges sind auch noch irgendwie dabei.
3.) So eine Exzenterpresse ist eine richtig komplizierte Maschine. Auch wenn man es ihr von außen nicht so direkt ansieht.

Ich denke eine hydraulische Presse ist da wesentlich einfacher zu bauen.

Gruß Klaus

PS.:

Mit dem Zusatz " mann muß nicht alles glauben was in bunten Prospekten steht, rechne das mit der Schwungmasse durch und melde dich wieder" Tschüß
Ok, dann mal an die nächste Rechnung.

Um die Schwungmasse nicht zu groß werden zu lassen gibt es einen Kniff. Man schaltet eine Vorgelegewelle vor das Schwungrad. Das Arbeitsvermögen errechnet sich nach der Formel E=m/2*v². D.h. bei einer üblichen Übersetzung von 5:1 zwischen Vorgelegedrehzahl und Exzenterwellendrehzahl, ist bei der Vorgelegewellenanordnung nur der 25te Teil der Masse erforderlich. Weil die Geschwindigkeit im Quadrat eingeht.

 

[moby]

Hallo,
Das mit der Schwungmasse und der Übersetzung, guter Tip. Emuco(oder so ähnlich) Schmiedepressen habe habe ich beim Gerlach in Homburg/Saar gesehen Da wird mit 12000 Tonnen!!! auf arme um die 200+kg schwere glühende Metallstangen eingeprügelt. Endprodukt: Kurbelwelle
Wir haben dazu die Fördertechnik gebaut. So etwa im Kaliber: Förderband ähnlich, Panzerkette LEOPARD2. Der Lärm und die Erschütterungen in diesen Hallen, unglaublich.
Das ist aber schon ein paar Jahre her.
Soweit mir bekannt, sind diese Monsterpressen von EMUCO alle sammt Exzenter-Keilpressen. http://www.fh-zwickau.de/online/klep...e_Springer.pdf
Auf Seite 65 kann mann sowas sehen. Das ist die Oberliega.
Was ich möchte, ist eine Exzenterpresse, die 2-3 Hübe pro Sekunde macht und ca. 50Tonnen Presskraft hat. Das ganze gepaart mit handlichen Abmaßen und 2-3Tonnen Gewicht. Und das noch mit einfach zu verstellendem Tisch. Sozusagen als Ersatz für einen größeren Lufthammer.
Grund und Problem: Wohnhaus in der Innenstadt, wohl Mischgebiet und SEHR laute Schlosserarbeiten, OK aber Maschinenhämmer=Ordnugsamt=
Ich dachte erst an eine ECHTE Reckwalze, aber selbst die haben einen Schlag, den würde man im ganzen Häuserblock hören auch wenn sie nur ein "paar" 10Tonnen hätte. Auserdem sind diese Walzen nur für die jeweilig angebrachten Gesenke geignet und dadurch sehr unflexiebel.
Was bleibt, ist eine Eigenkonstruktion die auf meine Bedürfnisse zugeschnitten ist.
Aus diesem Grund werde ich im Kleinen anfangen, mit einer kleinen 5Tonnen Presse und mich dann steigern. Die Hydraulik hat bei diesem Projekt durchaus ihre vorteile.
Übrigens an eine Hydraulikpresse dachte ich auch schon, aber bei 2-3 Hüben schwer zu kontrollieren, oder nicht!???
Da sind die Besitzer dieser Pressen gefragt!!!??
Gruß Johannes