Spindelantrieb und Federspannung

Dieses Thema im Forum "techn. Mechanik" wurde erstellt von bobb3105, 4 Dez. 2012.

  1. Hallo Leute,
    ich habe folgende Problemstellung:

    - Ich will einen Spindelantrieb so auslegen, dass er in der Lage ist, eine Konstruktion zu positionieren. Am besten Ihr seht euch mal meine anhängende Zeichnung an, was die Problemstellung verdeutlicht.
    Das Gewicht wird auf die Platte gelegt und somit wird die Feder, die irgendeine Federkonstante hat (einfach mal annehmen), belastet. Durch zusätzliches Vorspannen will ich die Platte in eine waagerechte Position bringen und dem Spindeantrieb beim Hochheben der Last unterstützen. Der Spindelantrieb hat die Aufgabe die Platte an der angebrachten Stelle um etwa 20mm runterzufahren und wieder anzuheben, sodass die Platte wieder waagerecht steht. Innerhalt der 20mm soll jede Position schnell angefahren werden können. Jetzt müsste ich mir errechnen, was mein Spindelantrieb so können muss bzgl. Drehmoment und Leistung.

    Mein erster Ansatz habe ich über die Potentielle Energie der Feder beim Spannen versucht, bin aber nicht mehr ganz sicher, ob dies der richtige Weg ist.

    Habt Ihr eine Idee, wie man an sowas rangeht?

    Beste Grüße,
    Bobb3105
     

    Anhänge:

  2. AW: Spindelantrieb und Federspannung

    Beide Angaben auf der Zeichnung sind natürlich in "kg".
    Hier mal meinen Ansatz zur Spannenergie:

    D = 20000 \frac{N}{m}
    g = 9,81 \frac{m}{s^{2} }
    Als Kraft F nehme ich jetzt einfach mal die gesamte Kraft her, die von oben auf die Platte wirkt. Genauer kann man das immer noch ausrechnen. Es geht hier eher um den richtigen Lösungsweg:
    mit M = 180 kg erhalten wir F = 1765,5 N
    Der Weg, den die Feder alleine durch das Auflegen der Masse bestimmt sich durch
    S_{Gew} = \frac{F_{Ges} }{D} = 0,08829m
    Daraus lässt sich die Energie bestimmen, die die Feder dadurch erhält
    W_{Gew}=\frac{1}{2}\times D \times (S_{Gew})^{2}
    W_{Gew}= 77,951241\ Nm

    Danach wird bspw. noch mit 900 N vorgespannt:
    S_{Vor}=\frac{F_{Vor} }{D}
    Woraus sich ein Energiezuwachs um...
    W_{\Delta }=\frac{1}{2}\times D \times ((S_{Gew}+S_{Vor} )^{2}-(S_{Gew})^{2})
    ...errechnen lässt!
    W_{\Delta }= 99,711\ Nm

    Das ganze jetzt nochmal mit meinem Federweg, den ich mit dem Motor aufbringen muss:
    F_{Spindel} = D\ \times\ S_{Spindel}
    F_{Spindel} = 400\ N

    Es ergibt sich wieder ein Energiezuwachs in der Feder von...
    W_{\Delta2 }=\frac{1}{2}\times D \times ((S_{Gew}+S_{Vor}+S_{Spindel} )^{2}-(S_{Gew}+S_{Vor})^{2})

    wobei ich dann einen Energiezuwachs von
    W_{\Delta2 }= 57,316\ Nm herausbekomme.

    Muss mein Spindelantrieb also 57,316 Nm aufbringen können ?!
     
  3. AW: Spindelantrieb und Federspannung

    Gruß:
    Manni
     
  4. AW: Spindelantrieb und Federspannung

    Guten Morgen!
    Das ganze ist so gedacht, dass die Platte durch auflegen auf die Feder und und durch Vorspannen, genau in einer waagerechten Position ist. Die Feder soll ein Kräftegleichgewicht herstellen, sodass der Motor nicht den Aufbau tragen muss, sondern alleine für das Positionieren gedacht ist. Der Spindelantrieb, soll dadurch natürlich nicht belastet werden.

    Gruß,
    Bobb3105
     
  5. AW: Spindelantrieb und Federspannung


    Hallo,
    sy, wenn ich das als Praktiker mal so sage:
    Ist mir viel zu diffus und keine saubere Lösung. Werden denn die Gewichte immer an der gleichen Stelle aufgelegt und sind sie immer genau gleich schwer?
    Ansonsten mußt du ja die Feder ständig nachjustieren.
    Wenn es nur um 20mm Hub gehen sollte:
    Diesen Hub würde ich mit einem Exzenter erzeugen. Und diesen Exzenter kannst du über einen Hebel und einen Druckluftzylinder mit 90 Grad Schwenkwinkel bewegen. Wenn du stationäre Anschläge in den Endstellungen anbringst, fährst du beide Positionen sehr genau und unkompliziert an.
    Durch den Hebel wird die Kraft auf den Zylinder je nach Hebelübersetung reduziert.

    Gruß:
    Manni
     
  6. AW: Spindelantrieb und Federspannung

    Hallo Manni,

    die Boxen sollen nur ungefähr die Gewichtsverlagerung darstellen. Du darfst dir das nicht zu praktisch vorstellen, da es hier nur um die Anwendung geht. In Wirklichkeit stehen da keine zwei Boxen auf der Konstruktion sondern andere feststehende Bauteile, die dort angebracht sind. Wenn ich nur 2 Positionen anfahren würde, dann wäre ein pneumatischer Zylinder auch die erste Wahl für mich gewesen ABER ich habe oben extra in meinen Text reingeschrieben, dass jede Position innerhalb dieser 20mm schnell und präzise angefahren werden muss. Bspw. von 5mm auf 7mm und wieder auf 6mm zurück. Deswegen brauche ich einen positionsgeregelten Spindelmotor.

    Gruß,
    Bobb3105
     

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