Gewichtsantrieb mit Seilzug ähnlich Standuhr

Hallo, bin ganz neu hier und habe eine Frage zur Berechnung von Gewicht und Übersetzung eines einfachen Gewichtsantriebs. Ich möchte einen kleinen Antrieb für einen Drehteller bauen, der sich mit sehr geringer Geschwindkeit (ca. 5-15 Umdr./min) drehen soll. Die Drehung soll dabei über ein Gewicht an einem Seil das über eine Rolle und Übersetzung geführt wird mit Keilriemen etc. auf den Drehteller übertragen werden. Kann mir jemand sagen, wie ich prinzipiell das Gewicht, die größe der Antriebsscheiben für die Übersetzung berechnen muß, damit ich die Konstruktion bauen kann? Es sollte möglichst einfach sein (dachte an eine Holzkonstruktion). Das Gewicht (1-10 kg) wird oben an der Decke an einem Seil über eine Rolle befestigt, wobei das Seil mehrfach auf einer dünnen Spule aufgewickelt wird (Abwickellänge = Zimmerhöhe = ca. 2,4 m). An der kleinen Spule hängt eine große Spule / Scheibe die über einen Keilriemen etc. eine weiter unten befindliche wiederum kleine Spule antreibt, an der wiederum ein größerer Drehteller hängt. Ich möchte errerichen, das das Gewicht nun den Drehteller möglichst lange in einer recht langsamen Drehbewegung mit ca. 5- 15 Umdr./min hält. Jemand eine Idee - ist vielleicht nicht ganz einfach - vielleicht fehlen auch noch div. Parameter aber ich denke die Grundidee ist klar? Vielleicht sieht das jemand als kleine Herausforderung? Ich danke Euch!
 

derschwarzepeter

Mitarbeiter
AW: Gewichtsantrieb mit Seilzug ähnlich Standuhr

Die Grundidee ist klar
und theoretisch auch durchführbar,
aber offenbar ist dir die Grundidee einer Uhr nicht klar.
Die ist nämlich nicht nur eine Übersetzung vom Gewichtsantrieb zum Zeiger;
da ist noch etwas drin, was deren Geschwindigkeit konstant hält: Das nennt man Hemmung.
Ohne die würden sich nämlich Zeiger wie Scheibe mehr oder weniger schnell immer weiter beschleunigen,
bis die Reibleistung im System so hoch wird, dass sie die Antriebsleistung aufhebt.
Diese Funktion kann ich bei deinem Konzept nicht erkennen.
 
AW: Gewichtsantrieb mit Seilzug ähnlich Standuhr

Danke, Peter für Deine Antwort.

Ja, ich weiß - hatte ich schon gelesen dass eine Uhr eine Hemmung hat, die muß ja auch so berechnet werden, dass die Uhr richtig geht.
Ich denke mein System hätte genug Reibung um die Geschwindigkeit zu reduzieren, allein schon wegen der großen Übersetzung und weil ich die Achsen ohne Kugellager etc. machen würde. Wenn die Reibung nicht reicht, wäre es ein leichtes die Reibung an einer Scheibe über einen Widerstand zu erhöhen.

Nur wie würde ich es prinzipiell berechnen, damit ich auf möglichst viele Umdrehungen bei einem Aufzug komme und etwa auf 5-15 Umdr. pro Minute? Vermutlich gibt es so viele Unbekannte (Reibung durch Lagerung, Seil, Durchmesser der Antriebs- und Übersetzungsscheiben; Gewichte, Drehmomente etc.) dass man es kaum berechnen kann.

Aber wie sind die mechanischen Zusammenhänge in Formeln?

Soll ich mal eine Skizze machen, wäre es dann einfacher?

Einfachste Annahmen: System hat nur 2 Achsen: 1 Antriebsachse mit zwei zusammenhängenden Antriebsscheiben unterschiedlicher Größe, um die kleine Scheibe ist die Schnur mit dem Gewicht gewickelt. Über die große verbundene Scheibe wird per Keilriemen eine weitere kleine Scheibe auf der 2. Achse angetrieben, an der wiederum ein großer Drehteller (Schwungrad z.B.) befestigt ist. Dieses soll sich möglichst lange bei ca. 5- 15 Umdr. pro min. drehen.
Die Geschwindigkeit könnte man ja sicherlich über das Gewicht in gewissen Grenzen steuern.

Was meint ihr - kann man das berechnen?

Danke!
 
AW: Gewichtsantrieb mit Seilzug ähnlich Standuhr

Hallo nochmal,

zur Verdeutlichung ist hier nochmal ein schnell gerendertes 3D-Bild dazu:

Gew_Antrieb.jpg

Ich hoffe, Ihr könnt mir bei der Berechnung helfen.

Ich brauche eine Formel die die Zusammenhänge erklärt.
Ich denke ich kann die Übersetzung nicht beliebig groß machen, sonst reicht die Kraft nicht die Scheiben an zu treiben, da ja die Reibung nicht vernachlässigt werden darf. Eine ungefähre Schätzung für den Durchmesser der
Scheiben wäre schön...

Danke!
 

derschwarzepeter

Mitarbeiter
AW: Gewichtsantrieb mit Seilzug ähnlich Standuhr

Einfachste Annahmen: System hat nur 2 Achsen:
  1. Die waagrechte Antriebsachse, die auch als Seiltrommel dient und ein Reibrad trägt
  2. und den großen Drehteller mit senkrechter Achse, der über das Reibrad angetrieben wird.
(Falls gewünscht, kannst du die Sache auch um 90° drehen.)
Wenn du auf möglichst viele Umdrehungen bei einem Aufzug kommen willst,
musst du möglichst hohe Antriebsenergie reinstecken (hohes Gewicht)
und/oder das Ganze reibungsarm konstruieren, d.h. in kleinen, offenen, geölten Kugellagern laufend.

So viele Unbekannte gibt´s da nicht:

Grundsätzlich schaut´s so aus:
Das Antriebsmoment errechnet sich aus der Gewichtskraft x (Seitrommelradius + halbem Seildurchmesser).
Dieses wirkt auch am Reibrad; dessen Umfangskraft ist Antriebsmoment / Reibradradius.
Diese Umfangskraft wird am Antriebsradius des Drehtellers auf diesen übertragen
und bewirkt dort ein Antriebsmoment von Umfangskraft x Antriebsradius des Drehtellers.

Um das Ganze in Bewegung zu versetzen:
Die Reibung wirkt diesen Kräften bzw. Momenten entgegen;
wir haben´s hier ausschließlich mit Rollreibung zu tun:
Der Reibkoeffizient µ liegt bei Kugelllagern bei ca. 0,002...0,004,
beim Reibrad je nach Rauhigkeit der Reibpartner bei 0,1...0,5;
das Reibmoment ist Lagerlast x µ x mittlerem Lagerdurchmesser.
Solange sich der Drehteller mit einer Umfangsgeschwindigkeit langsamer als sagen wir mal 2 m/s dreht,
wird man die aerodynamische Reibung getrost vernachlässigen können, ohne dass es was am Ergebnis ändert.
Diese Reibmomente müssen von den an den jeweiligen Wellen wirkenden Antriebsmomenten abgezogen werden.
(Genaugenommen mus das Startdrehmoment ungefähr 2...10-mal so groß sein, um die Gleitreibung zu überwinden.)

Jetzt lassen wir´s drehen:
Die ursprünglich antreibende Gewichtskraft muss so groß sein,
dass nach Abzug der Reibung noch ein Antriebsmoment übrigbleibt - klar.
Dieses bewirkt jetzt eine Beschleunigung des Drehtellers, die von dessen Trägheitmoment abhängt.
Das errechnet sich als halbe Masse * Radius²
Die Winkelbeschleunigung (in Radiant / sec) ergibt Antriebsmoment des Drehtellers / Trägheitmoment des Drehtellers,
d.h. der Drehteller wird sich immer schneller drehen.

Wie schnell wird sich das drehen?
Wolltest du, dass die Drehzahl konstant bleibt, so könntest du
1.) THEORETISCH die Antriebskraft (z.B. durch auswiegen) exakt genauso groß wie die Reibverluste machen;
PRAKTISCH wird das aufgrund winziger Ungenauigkeiten und Schwankungen im System nur dazu führen,
dass der Drehteller entweder gar nicht zu drehen beginnt oder langsam beschleunigt:
Jedes Staubkorn entscheidet über Lauf oder Nicht-Lauf.
2.) oder eine drehzahlabhängige Bremse (Fliehkraftbremse oder aerodynamische Bremse) wirken lassen,
die das Zuviel an Antriebsmoment verheizt. Das kostet jedoch Antriebsleistung.
3.) oder eine Hemmung wie in der Pendeluhr einbauen - die kostet fast keine Antriebsleistung.

So schaut´s aus - ich glaube nicht, dass ich etwas vergessen habe.
 
AW: Gewichtsantrieb mit Seilzug ähnlich Standuhr

Servus,

genau vor dem gleichen Problem Standen die Uhrenbauer von früher auch.
Aus den, von Peter genannten, Gründen wurde die Hemmung erfunden. Die brauch allerdings ein Pendel.

Ohne Fliehkraftbremse (wie die dann auch immer aufgebaut ist) wird das nichts werden. Entweder wird das System immer langsamer oder immer schneller! Die Fliehkraftbremse hat auch den Vorteil dass Du beim Gewicht nichts anpassen musst.

Gruß
Daniel
 
AW: Gewichtsantrieb mit Seilzug ähnlich Standuhr

Ich danke Euch Beiden!

Ich glaube, ich habe es ungefähr verstanden.
Ich denke ich komme um ein paar (Fehl)-versuche nicht umhin um das Ganze aus zu loten.
Ich verstehe, um es gleichmässig laufen zu lassen, brauche ich eine berechnete Hemmung oder
Fliehkraftbremse. Wobei letztere die Antriebsenergie unnötig in Wärme umwandelt (verschwendet), während
die Hemmung die Energieressourcen schont - d.h. das System würde länger laufen mit einem Gewichtsdurchlauf.

Aber funktioniert die Hemmung mit dem Pendel nicht in Takten, wie bei einer Uhr die sek.?
D.h. der Drehteller würde am Ende kurz laufen, dann wieder stehen bleiben usw.
Ich möchte eigentlich eine durchgängige gleichmässige langsame Drehbewegung von ca. 5-max. 15 Umdr./min.
erreichen.

Wie wäre es mit einem Gewicht, das langsam an Masse verliert (Blechdose mit Sand gefüllt in dem unten ein kleines Loch ist, wo der Sand wie aus einer Eieruhr entweichen kann). Geniale Idee - oder?
So wäre ich auch mit dem Startgewicht und über Sandkörnung und Lochgröße in der Lage das schön zu variieren ohne die ganze Apparatur umbauen zu müssen ;)

Was denkt ihr, könnte funktionieren oder?
 
AW: Gewichtsantrieb mit Seilzug ähnlich Standuhr

Servus,

..Wie wäre es mit einem Gewicht, das langsam an Masse verliert (Blechdose mit Sand gefüllt in dem unten ein kleines Loch ist, wo der Sand wie aus einer Eieruhr entweichen kann). Geniale Idee - oder?
So wäre ich auch mit dem Startgewicht und über Sandkörnung und Lochgröße in der Lage das schön zu variieren ohne die ganze Apparatur umbauen zu müssen ;)...

willst Du die Uhr neu erfinden? Genau so funktionierten die Uhren ohne Hemmumg vor 1000 Jahren...

Mit einer Hemmung bekommst Du keine gleichmäßige Bewegung hin. Eben den Sekundentakt.

Na so viel "Energie" verlierst Du mit einer Bremse nun auch nicht. Soll sich der Drehteller endlos drehen ;)?

Für was soll das ganze eigentlich sein? Vielleicht gibt es eine alternative!

Gruß
Daniel
 
AW: Gewichtsantrieb mit Seilzug ähnlich Standuhr

Ich empfehle einen Besuch in einem Technikmuseum oder besser noch in einem Uhrenmuseum.

Man muss nicht jedes Zahnrad einzeln nochmal neu erfinden !
 
AW: Gewichtsantrieb mit Seilzug ähnlich Standuhr

Grüss dich,

schau mal auf http://holzuhr.keller-de.eu/

Ich hab mal in einer österreichischen Stadt bei einem Uhrmacher in irgendeinem Durchgang an der Decke ein Holzuhrwerk für eine Turmuhr gesehen. Ich weiss nicht mehr wo das war, hat mich aber fasziniert und man hat gut gesehen wie ein Uhrwerk funktioniert. Weiß jemand wo das war?

LG
Armin
 
AW: Gewichtsantrieb mit Seilzug ähnlich Standuhr

Hallo!

Also nimmt man bei einer Uhr die Hemmung heraus, so läuft die Uhr ohne Takt gleichmäßig weiter. Bei Federantrieb nimmt die Geschwindigkeit ab, je weiter die Feder entspannt wird. Bei Gewichtsantrieb läuft das Ganze dann gleichmäßig ab bis das Gewicht den Boden erreicht.

Nehmen wir mal die Zimmerhöhe von 2,4m und eine Drehzahl von 10 U/min bei einer Laufzeit von einer Minute. Somit hast du innerhalb der Laufzeit 10 Umdrehungen. Bei 2,4m Sellänge macht das einen Seiltrommeldurchmesser von rund 76 cm.
Reduzieren wir diesen Durchmesser auf 7,6 cm, so bekommt man eine Laufzeit von 10 Minuten.
Jetzt gilt es die Drehzahl sowit wie nötig abzubremsen. Direkt an der Seiltrommel ist das mit verhältnismäßig viel Kraft möglich, aber nicht besonders ruckelfrei.
Also nehmen wir die gewünschte Keilriemenkonstrucktion. Also übertragen wir die Drehung der Seiltrommel auf eine Riemenschiebe die 3x so groß ist wie die Seiltrommel. Also die Riemenscheibe wird an der Seiltrommel direkt befestigt. Diese Riemenscheibe dreht sich jetzt mit 10 U/min. Diese Drehung wird per Riemen auf eine Scheibe übertragen die dem Seiltrommeldurchmesser entspricht. Somit dreht diese sich mit 30 U/min. An diese Scheibe kleben wir wieder eine Riemenscheibe im 3-fachen Seiltrommeldurchmesser und übertragen diese Drehung ebenfalls per Riemen auf eine weitere Riemenscheibe mit einfachen Durchmesser. Diese Dreht sich jetzt 90 mal in einer Minute.
Befestigt man an dieser Scheibe jetzt ein Flügelrad, so sorgt dieses für eine der Drehzahl entsprechenden Gegenkraft und hemmt das Abspulen des Seiles. In größeren Uhren ist dazu oft eine Art Pattel eingebaut, welches durch den Luftwiderstand gebremst wird. Durch die Übersetzungen kann man die Drehzahlen anpassen. Ich würde das Seil aber direkt auf die Welle aufwickelnwelche die Scheibe antreibt.

Denkt man sich bei dieser Zeichnung

http://www.google.de/imgres?um=1&hl...12&start=49&ndsp=69&ved=1t:429,r:72,s:0,i:309

die Hemmungslappen weg und nimmt das Hemmungsrad als Lüfter bekommt mán ebenfalls eine gleichmäßig gebremsten Lauf.
 
Zuletzt bearbeitet:

derschwarzepeter

Mitarbeiter
AW: Gewichtsantrieb mit Seilzug ähnlich Standuhr

Hallo Motmonti!

Nimmt man bei einer Uhr die Hemmung heraus,
so befindet man sich in heftiger Konkurrenz zu Mitstreitern in einem Eintrag im Guinness Buch der Rekorde:
Die Uhr läuft ohne Takt immer, immer schneller, bis die Drehzahl von Reibung einigermaßen konstant wird.
(Die Beschleunigung ist hoch, weil keine großen Trägheitsmomente wie der Drehteller im System sind.)
Welche Drehzahlen erreicht werden, ist kaum vorhersehbar.

Eine Keilriemenkonstrucktion würde ich auch nicht wählen:
Die hat für leichtlaufende Konstruktionen viele zu viel Reibung; da kommt eher ein Rundriemen in Frage,
aber weil man für einen Drehteller mit senkrechter Achse und eine Seiltrommel mit wagrechter ohnehin eine Umlenkung braucht,
habe ich an das Reibradgetriebe gedacht, mit welchem man auch sehr einfach große Übersetzungen realisieren kann.

Um mit einem Flügelrad zu bremsen wird die Drehzahl zu gering sein (wir wollen ja kein RIESIGES montieren!)
und wenn mit Antriebsenergie gegeizt werden soll, ist bremsen ohnehin eine schlechte Idee.
Sollte man das doch in Erwägung ziehen, so ist die Fliehkraftbremse das Maß der Dinge:
DIE kann die Drehzahl WIRKKLICH stabilisieren!
 
AW: Gewichtsantrieb mit Seilzug ähnlich Standuhr

Hallo Peter!

Ich habe schon einige alte Uhren repariert. Als erstes habe ich immer die Hemmung entfernt, um zu sehen ob alle Räder ruckelfrei und ohne Klemmstellen laufen. Dabei drehte sich zwar das Hemmrad sehr schnell, aber abgehoben hat die Uhr dabei nicht. Man muß ja auch keine Wackersteine als Gewicht hernehmen und das Flügelrad sollte eher einen Pattelrad gleichen.
Was den Keilriemen angeht, hatte ich auch eher an einen Rundriemen oder Schlüpfergummi gedacht.
 
AW: Gewichtsantrieb mit Seilzug ähnlich Standuhr

Na wir kommen der Sache ja langsam näher - erstmal vielen Dank für Eure Beiträge.

Als Alternative zu dieser Konstruktion hätte ich natürlich auch einen langsam laufenden Getriebemotor kaufen können,
aber den findet man mit der gesuchten Drehzahl nur sehr selten, und wenn, dann sind die Dinger entweder zu klein (für den Modellbau) oder zu groß und schwer.

Was habe ich damit vor?
Ich möchte kleine Tauchlackteile damit in Bewegung halten, damit die Lackschicht gleichmässig und ohne Schlierenbildung auftrocknet. Noch besser wäre ein Raum ohne Schwerkraft, aber das ist auf der Erdoberfläche wohl nur schwer zu realisieren :LOL:.
Die erste Trocknungsphase dauert ca. 30 min. also wäre es optimal wenn sich der Drehteller ca. 30 min. gleichmässig dreht. In diesen werden die Teile auf der Stirnseite einfach über Haltestäbe eingesteckt und drehen sich somit langsam immer im Kreis, so dass der Lack gleichmässig trocknen kann.

Vorher habe ich die Teile per Hand gedreht, was auf Dauer aber ziemlich idiotisch ist.

Ich schätze dieser Drehteller würde einen Durchmesser von ca. 30 cm haben (evtl. weniger).

Ich hätte also über die kleine Seiltrommel (dachte an ca. 3,3 cm DM) das angeschlossene größere Riemenrad (vllt. 10 cm DM) und könnte bei 2m Hublänge des Gewichts ca. 20 Windungen auf die Seiltrommel aufbringen.
Da es ja bei Riemenantrieb auf den Umfang ankommt, hätte ich also oben eine Übersetzung von 1:10 und wenn ich die Verhältnisse an der unteren Achse auch 1:10 wähle insgesamt eine Übersetzung von 1:100 - könnte also 20x100 = 2000 Umdrehungen insgesamt mit einem Gewichtsablauf erreichen (wenn das Gewicht ausreicht die Reibung zu überwinden).
Da der Drehteller mit ca. 30cm DM und den eingesteckten Teilen - die ja dann den Radius und die Drehträgheit noch vergrößern - ein relativ hohe Trägheit hat, bräuchte ich zum Start eine größere Antriebskraft.
Dies könnte auch manuell in Startbewegung gebracht werden.

Wo ich mir nicht sicher bin ist die hohe Gesamtübersetzung von 1:100 - ist das evtl. zu viel?
Welche Masse müsste das Gewicht haben, wenn ich nur mit einfachen Lagern und Rundriemen (Schlüpfergummis :-)
arbeite? Evtl. würde ich die Riemenscheiben gummieren und ein einfaches Rundseil verwenden (kann das klappen?)

Dann hätte ich bei insges. 2000 Umdr. und ca. 10 Umdr./min sogar 200 min. Laufzeit - eigentlich gar nicht nötig.
D.h. eine Übersetzung von 1:50 würde mir vermutlich reichen und damit könnte auch das Gewicht und die ganze Konstruktion wieder einfacher sein.

Ist das so realisierbar - macht das Sinn?

Noch ne andere Idee: Wenn die Seilwicklung oben nicht in die Länge sondern praktisch Lage auf Lage erfolgt, dann wäre ja die Antriebskraft am Anfang über den größeren Hebel deutlich größer als zum Schluß - würde also ähnlich wirken wie eine Hemmung - kontinuierlich abnehmende Beschleunigung.
 

derschwarzepeter

Mitarbeiter
AW: Gewichtsantrieb mit Seilzug ähnlich Standuhr

Dafür halte einen Gewichtsantrieb für völlig ungeeignet:
Abgesehen davon, dass das kaum 30 Min laufen wird,
wirkt sich die Beladung mit zu trocknenden Bauteilen (insbesonders durchaus mögliche unsymmetrische!)
extrem auf die Drehzahl aus - das bleibt stehen oder wird wild.

Die Alternative zu wochenlangem und vor allem erfolglosem Basteln - elektrisch antreiben:
Ein kleiner Schneckengetriebemotor von der Stange (Scheibenwischermotor, ca. 10...20 €)
an einem billigen Labornetzteil (das macht die Drehzahl sauber regelbar, 30...40 €)
treibt über ein Keil-, Rund-, Zahnriemen- oder (Fahrrad-)Kettengetriebe den Drehteller.
 
AW: Gewichtsantrieb mit Seilzug ähnlich Standuhr

Für die Anwendung auf jeden Fall elektr. Antrieb!!
Du willst doch nach 30 min., abgesehen von den anderen Bedingungen, nicht das Seil wieder von Hand zurückspulen!?
Wenn du es aber unbedingt exotisch magst, kannst du dir ja eine alte Spieluhr umbauen. Mußt halt immer wieder die Feder aufziehen!
Unter www.rsonline.de finest du ebenfalls preiswerte kleine Getriebe!
Oder in der e-BUCHT

http://www.ebay.de/itm/Getriebemoto...78090?pt=Motoren_Getriebe&hash=item337703ed0a

Bei 6V macht der rund 15 U/min!
 
AW: Gewichtsantrieb mit Seilzug ähnlich Standuhr

Hmm - ihr macht mich stutzig.

Ja, es ist sicherlich umständlicher sowas zu bauen, aber wie gesagt, den passenden Motor konnte ich noch
nicht finden.

Schlüpfergummi - den Begriff hatte ich vom Kollegen weiter oben übernommen :LOL:

Die Tauchlackteile sind nicht schwer und wenn ich sie symmetrisch gegenüber platziere ist auch keine
große Unwucht zu erwarten. Und bei 5-10 Umdr./min. sollte das kaum eine Rolle spielen.
Eine längere Drehdauer als 30 min. brauche ich nicht und muß mich dann nicht um das Abschalten eines evtl.
sich überhitzenden Motors kümmern.
Aber ich bin auch unsicher ob das Ganze so wie gewünscht funktionieren kann, vor allem die gewünschte
und möglichst konstante Drehzahl - wobei es nicht dramatisch ist, wenn sie die Drehung im Bereich von ca. 5-15 Umdr./min variieren würde.
 

derschwarzepeter

Mitarbeiter
AW: Gewichtsantrieb mit Seilzug ähnlich Standuhr

Was gefällt dir nicht an dem Motor, den Motmonti um lächerliche EUR 12,34 +EUR 5,15 Versand
empfohlen hat?

Was die Unwucht betrifft:
Es geht da gar nicht drum, dass die dynamisch Probleme macht und das Ganze zu rütteln beginnt - wird´s nicht,
sondern darum, dass ein System, das nur durch die (möglichst kleine!) Reibung gehemmt wird,
EXTREM sensibel auf Schwankungen der Last reagiert.
D.h. ist der Drehteller einseitig ein Kleinwunzelchen schwerer (mehr Lack),
dreht´s schneller runter und auf der gegenüberliegenden langsamer oder auch gar nicht rauf.
Genauso wirkt sich ein (praktisch immer) nicht ganz rund-symmetrischer Keilriemen,
ein eckendes Kettenglied uder ungleichmäßige Lagerreibung aus:
Das funktionier ausschließlich theoretisch.
 

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