Getrieb versus Kraft versus Motor

[OttoOrtolf]

Hallo,

meine Frage als Laie bezieht sich auf eine wahrscheinlich einfache Berechnung für einen Maschienenbauer.

Welche Motorleistung braucht eine Winde die 300 kg ziehen soll.

Dies ist ein Getriebemotor:
Schnecken- Verstellgetriebemotor, Leistung= 0,18 KW, Drehzahl= 22,5 - 117 Upm
Übersetzung Schneckengetriebe (i)= 7,5, Drehmoment= 9 Nm - 18 Nm, Betriebsfaktor (f.s.)= 1.

Kann jemand aus diesen Angaben die Zugkraft errechnen?
Oder braucht es dazu andere Werte.

Ziel:

Welche Göße eines Getriebemotor wird benötigt,
um mit eine Winde (SeilTrommel) eine Last von zirka 250 - 300 kg
in einer Geschwindigkeit von zirka 20 - 25 Meter/Minute zu ziehen.

Wer kann dies berechnen?
Vielen Dank
Otto

 

[motmonti]

Das ist Stoff Physik Klasse 89!

Kraft=Masse*Beschleunigung = 300kg * 9,81 m/s² = 3000 N
Arbeit=Kraft * Weg und hier brauchen wir den Seitrommelradius! Das Ergebnis sind dann Nm, wenn der Radius in m eingesetzt wird!

 

[OttoOrtolf]

Hallo motmonti,

der Trommeldurchmesser ist noch nicht bekannt, da müssen wir erst einen gängigen Wert annehmen.
Es geht um eine Hobbyprojekt und wir haben noch keine Komponenten.
Es soll alles erst gekauft werden.

Beginnen wollten wir mit einen Getriedemotor und dann deine Seiltrommel kaufen oder selbst bauen.

Die Winde soll zum pflügen unseres Steillagenweinbergs genutzt werden.

Habe da im Herbst einige Versuche gemacht mit einem Bauseilzug.

Aber da gab es Probleme mit der Seilführung.

Meine Angaben stammen aus diesen Versuchen.

Wie würdes Du mit diesen Ausgangsvoraussetzungen vorgehen, wenn Du solche Winde bauen wolltest?

Herzlichst Otto

 

[derschwarzepeter]

Wie würdes Du mit diesen Ausgangsvoraussetzungen vorgehen, wenn Du solche Winde bauen wolltest?

Wenn der hinsichtlich der Geschwindigkeit und der Kraft gereicht hat,
würde ich die Seilführung des Bauseilzuges verbessern.

 

[OttoOrtolf]

Ja, gute Idee. Geschwindigkeit war sehr gut. Die Kraft war am Limit, 160 kg war der Bauseilzug belastbar und gemessen hatten wir Spitzen bis 150 kg beim Pflügen.
Und dann war das eigentliche Problen S3 die Zyklen 10 min. Wir mussten Pausen zwischen beim Pflügen machen, da der Motor sehr warm wurde.

Deshalb auch die Idee des Eigenbaus.

Ist es denn schwierig einen passenden Getriebemotor zu finden? Bzw Auszurechnen wie viel Leistung der Motor bei einem Schneckengetriebe haben muss?

Herzlichst Otto

 

[motmonti]

Das ist Stoff Physik Klasse 89!

Kraft=Masse*Beschleunigung = 300kg * 9,81 m/s² = 3000 N
Arbeit=Kraft * Weg und hier brauchen wir den Seitrommelradius! Das Ergebnis sind dann Nm, wenn der Radius in m eingesetzt wird!

Ich zitiere mich mal selbst!
Also nehmen wir an das eure Seiltrommel einen Durchmesser von 0,2m und damit einen Radius von 0,1m hat und rechnen weiter.
Nehmen wir an die Last soll auf 25 m gehoben werden und rechnen uns die Hubarbeit aus.

Arbeit=3000N * 25m = 75.000 Nm = 75.000 Ws

Leistung = Arbeit / Zeit 75.000 Ws / 60s = 1.250 W = 1,25 kW

Ein Seiltrommeldurchmesser von 0,2m macht einen Umfang von rund 0,7m. Bei der Geschwindigkeit von 25m/min muß die Trommel sich mit 36 U/min drehen.
Euer Getriebemotor muß also mindestens 1,25 kW an Nennleistung haben und sich mit 36 U/min drehen. Das alles ohne eingerechnete Verluste. Mit einem Motor von 1,5 - 2,2 kW kommt ihr also gut hin!
Wo habt ihr die 300 kg her? Wiegt das der Pflug, oder wird die Winde damit belastet?
Welche Leistungsdaten hatte der Bauseilzug?

 

[derschwarzepeter]

So wie ich das verstehe, haben sie die Zugkraft im Seil gemessen - das wären dann 1500 N -
und 25 m/min sind ca. 0,4 m/s.
Damit ist eine Leistung von Pmech = F * v = 1500 N * 0,4 m/s = 600 Watt erforderlich.
Wenn man jetzt den oft dürftigen Getriebewirkungsgrad,
durch Staub und Dreck vergrößerte Reibung
und sinnvollerweise HEFTIG überdimensioniert,
dann ist man bei der Leistung, die Motmonti errechnet hat.

Welche Leistung steht denn am Typenschild vom Bauaufzug?

 

[OttoOrtolf]

Ja wir haben am Seil beim Pflügen gemessen. Es sind einige Male Spitzen von 150 kg gemessen worden, sonst Werte von 80 kg - 100 kg. Da unser Seilzug laut Hersteller bis 160 kg belastbar ist dachten wir, dass es besser ist das doppelte für eine Berechnung anzunehmen. Deshalb die 300 kg. Das ist nur eine Annahme wahrscheinlich würde es nie über 200 kg hinausgehen. Der Bauseilzug hat ja - wenn auch aus Vorsichtsmaßnahmen mit Pausen - einen Tag sehr gut durchgehalten.

Das sind die Daten des Bauzuges:
Motorschutzart IP 44, Steuerung IP 65 (wassergeschützt), 230 V (1,2 kW; 6 A; 25% ED)
Seilgeschwindigkeit erste Lage 15 m/min., Seilgeschwindigkeit oberste Lage 22 m/min.; 30 m Hubhöhe

Mir ist noch nicht klar, ob durch eine Schneckengetrieb die Kraft des Motors nicht vergrößert wird ähnlich wie bei einem Flaschenzug. Der Motor dreht sich ja meistens mit 1500 U/min und durchs Getriebe wird er langsamer und müsste dann dies wie beim Flaschenzug in „mehr Kräfte“ umsetzen.

Liegen wir da richtig?

 

[OttoOrtolf]

Würde dieser Motor - wir können glauben wir mit 200 kg rechnen - diese Kraft dauerhaft ziehen?

Schnecken- Verstellgetriebemotor, Leistung= 0,37 KW, Drehzahl= 8 - 40 Upm,
Spannung= 3 x 230/400 V-50 Hz, 3 x 265/460 V-60 Hz (± 5% gemäß VDE 0530),
Betriebsart= S1, Einschaltdauer= S1- 100%,
Hohlwelle= 25 mm, Motordrehzahl= 4 polig, Übersetzung Verstelleinheit (i)= 35 – 175

Übersetzung Schneckengetriebe (i)= 25, Drehmoment= 55 Nm – 97 Nm, Betriebsfaktor (f.s.)= 1,

 

[motmonti]

Physik läßt sich nun mal nicht beschei...! Die 1,2 kW die ich ausgerechnet habe decken sich ja mit den Daten des Bauseilzuges. Je nach Bodenbeschaffenheit kann auch schnell mal mehr Kraft von Nöten sein und dann ist Reserve immer gut! Bei den rund 100Nm die das Schneckenradgetriebe bringt und dem angenommenen Trommelradius von 0,1m hast du gerade mal 1000 N an Kraft und somit nur max 100 kg Schleppgewicht! Mal abgesehen davon das die Verstelleinheit den Lastwechsel durch das Pflügen auch nicht lustig findet!

 

[OttoOrtolf]

Danke Dir,

ist denn der ausschlaggebende Wert die Angabe in Nm, nach den wir uns bei der Auswahl richten können?

Dieser hier zum Beispiel ohne Versteller, da ist der Wert Drehmoment= 225 Nm:

Schneckengetriebemotor, Leistung= 1,1 KW, Drehzahl= 36 Upm,
Spannung= 3 x 230/400 V-50 Hz, 3 x 265/460 V-60 Hz
Betriebsart= S1, Einschaltdauer= S1- 100%,
Hohlwelle= 28mm, Motordrehzahl= 6 polig, Übersetzung (i)= 25, Drehmoment= 225 Nm

Wenn wir nach Deiner Rechnung gehen, würde dieser Motor 250 kg ziehen - Richtig?

War leider in Physik nicht der Beste und ist auch schon 25 Jahre her

 

[derschwarzepeter]

Beim motor steht:

Betriebsart= S1, Einschaltdauer= S1- 100%,
... Motordrehzahl= 4 polig, Übersetzung Verstelleinheit (i)= 35 – 175

... und ...

Steuerung IP 65 (wassergeschützt), 230 V (1,2 kW; 6 A; 25% ED)

Zeigt, dass der Motor noch ein Steuer-Kastl hat, in der Verluste verbraten werden.
Wird der Motor heiß oder die Steuerung (soweit man das getrennt beurteilen kann)?
Was ist die Verstelleinheit?
Ein stufenloses Getriebe?
... oder etwas Elektrisches?

Mir ist noch nicht klar, ob durch eine Schneckengetrieb die Kraft des Motors nicht vergrößert wird ähnlich wie bei einem Flaschenzug.

Wird die Kraft am Hinterrad des Fahrrades größer,
wenn du einen kleinen Gang einlegst?

Kannst du nicht einfach einen (3x) STÄRKEREN Bauaufzug kaufen?
So etwas selbst zu bauen, wird nicht billiger und auch kaum besser werden!

 

[motmonti]

Danke Dir,

ist denn der ausschlaggebende Wert die Angabe in Nm, nach den wir uns bei der Auswahl richten können?

Dieser hier zum Beispiel ohne Versteller, da ist der Wert Drehmoment= 225 Nm:

Schneckengetriebemotor, Leistung= 1,1 KW, Drehzahl= 36 Upm,
Spannung= 3 x 230/400 V-50 Hz, 3 x 265/460 V-60 Hz
Betriebsart= S1, Einschaltdauer= S1- 100%,
Hohlwelle= 28mm, Motordrehzahl= 6 polig, Übersetzung (i)= 25, Drehmoment= 225 Nm

Wenn wir nach Deiner Rechnung gehen, würde dieser Motor 250 kg ziehen - Richtig?

War leider in Physik nicht der Beste und ist auch schon 25 Jahre her

Physik ist bei mir 35 Jahre her! Ja, der Motor würde die 225 kg ziehen, wenn der Trommeldurchmesser 0,2 m beträgt. Ist er kleiner, zieht der Motor noch mehr, aber eben langsamer! Wie Peter schön gesagt hat ist es besser ein Verzuges Teil mit guter Reserve zu kaufen als selber zu basteln. Ist ja auch ein Sicherheitsfaktor elektrisch und mechanischer Seite!

 

[OttoOrtolf]

Hallo motmonti, Hallo Peter,

Ihr habt uns sehr gut geholfen. Habe bei den Motoren geschaut und auch noch Mal bei den Baustellenaufzügen.
Werden wahrscheinlich eine Winde kaufen die zwar nicht unseren Idealvorstellungen entspricht, allerdings kommen wir bei Selbstbau dann doch in verhältnissmäßig unkluge Kostenverhältnisse.

Vielen Dank
Otto