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Duinne
Anmeldungsdatum: 28.12.2014
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 Duinne Verfasst am: 09. Jan 2017 10:57 Titel: Hubtisch - eine Menge Fragen |
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Hallo Leute,
ich muss ein Projekt erarbeiten, bei dem es um einen Hubtisch geht. Zu dem Projekt gehört die Auslegung sowie Berechnungen.
Im Anhang befindet sich eine grobe Skizze von einem Hubtisch, wie ich denke, dass er funktionieren soll.
Der Hubtisch soll eine Last von 635 kg heben können. Ich würde gerne eine Spindel als Antrieb nutzen, da die Präzesion besser ist. Für die Betätigung habe ich eine Handkurbel vorgesehen. Ich hatte auch an einen Motor gedacht. Vielleicht könntet ihr auch eine Meinung dazu äußern.
Auslegung: Zunächst stelle ich mir die Frage, wie meine Spindel ausgeführt werden muss. Ich weiß, dass die Steigung den Weg pro Umdrehung ergibt. Wie stelle ich die Beziehung zur Hubhöhe her? Nehmen wir an, dass ich eine Steigung von 2 mm pro Umdrehung habe. Um wieviel erhört sich dann der Tisch? Das ist bestimmt ganz einfach und ich stehe bloß auf dem Schlauch.
Berechnung: Das ist im Grunde das allergrößte Problem, das ich habe. Die Aufgabenstellung hierzu ist nicht abgesteckt. Sie lautet in etwa: Machen Sie Berechnungen zu ihrem Projekt! Das heißt, ich muss mir überlegen, was ich denn alles berechnen möchte. Ich denke, dass es sinnvoll wäre, nachzuweisen, dass der Tisch hält und dass mit der Spindel der Tisch überhaupt angehoben werden kann. Dabei fehlt mir völlig der Ansatz.
Also, welche Berechnungen sind sinnvoll für diesen Hubtisch? Wie führe ich diese Berechnungen durch
Wahrscheinlich ist mein Thema noch etwas wirr und eventuell fehlen auch noch ein paar Informationen. Ich glaube, ich brauche als erstes einen Fahrplan und ein paar Hinweise, was man für die Auslegung und Berechnung eines kleinen Konstruktionsprojekts machen sollte. Das ist wohl meine konkrete Frage =)
In diesem Sinne, würde ich mich über ein paar Infos / Anregungen etc. freuen. Ich denke, dass sich im Laufe der Antworten (falls sich jemand meiner erbarmt) sich das eine oder andere ergibt.
Vielen Dank und liebe Grüße
Duinne
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Brillant
Anmeldungsdatum: 12.02.2013
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| Brillant Verfasst am: 09. Jan 2017 12:55 Titel: Re: Hubtisch - eine Menge Fragen |
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Beim Betrachten deiner Skizze fällt mir auf, dass die Kurbel zu lang ist. Wenn der Hubtisch vollkommen abgesenkt ist, kannst du sie nicht drehen, sie stößt auf den Fußboden auf. Schau dir unter Bildersuche "Scherenwagenheber" mal an, wie die dieses Problem lösen. Oder du erhöhst die Basis (siehe Bild).
Eine der möglichen Berechnungen wäre, welche Kraft an der Kurbel wirken muss. Die wäre umso höher, je kürzer die Kurbel ist.
| Zitat: | | Nehmen wir an, dass ich eine Steigung von 2 mm pro Umdrehung habe. Um wieviel erhöht sich dann der Tisch? |
Zu Beginn (Plattform unten) viel mehr als zum Schluss (Plattform oben).
| Beschreibung: |
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Duinne
Anmeldungsdatum: 28.12.2014
Beiträge: 73
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| Duinne Verfasst am: 09. Jan 2017 13:25 Titel: Hubtisch |
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Vielen Dank für die Rückmeldung!
Sollte nur eine Art Prinzipskizze sein aber du hast völlig Techt, dass die Kurbel zu lamg ist.
Die Kurbelkraft ist schon mal eine gute Idee. Ich denke, dass dabei berücksichtigt werden sollte, wieviel Kraft ein Mensch an der Kurbel bequem aufbringen kann, oder?
Kannst du evtl. etwas zu der Spindel sagen?
Grüße
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Brillant
Anmeldungsdatum: 12.02.2013
Beiträge: 1973
Wohnort: Hessen
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| Brillant Verfasst am: 09. Jan 2017 14:17 Titel: Re: Hubtisch |
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| Duinne hat Folgendes geschrieben: | | Kannst du evtl. etwas zu der Spindel sagen? |
Also, bei 635 kg zu hebendes Gewicht liegen wir in der Größenordnung von Wagenhebern. Wenn du für eine Umdrehung 2mm ansetzt, ergibt sich eine sehr filigrane Gewindespindel. Ob die für die auftretende Kraft geeignet ist? Habe keinen Scherenwagenheber zur Hand, sonst würde ich nachmessen.
Es macht Sinn, zuerst die größte Kraft zu berechnen. Mit welcher Kraft müssen die Punkte Cy und Dy deiner Skizze zusammengezogen werden, wenn der Hubtisch von seiner unteren Position starten soll? Betrachte mal das obere der beiden Dreiecke. Es ist gleichschenklig (Seiten a und b) mit veränderbarer Seite c. Auf die Höhe des Dreiecks muss mindestens eine Kraft von ??? wirken, damit 635 kg gehoben werden können.
Angenommen, du könntest den Hubtisch so weit absenken, dass diese Höhe 0 ist, dann kannst du noch so viel Kraft an der Kurbel anwenden, du bekommt den Tisch nicht hoch. Also musst du eine Mindest-Höhe ansetzen. Je höher sich die Plattform hebt, desto geringer die Kraft an der Kurbel.
Formeln sind nicht so mein Ding, aber ich setze mal (willkürlich) die 10-fache Kraft für die Spindel an, sie musss also für 6 t gut sein (rechne mal nach). Runde mal auf auf 10 t und schaue dann bei den technischen Daten Gewindespindeln, ob eine Spindel mit 2 mm Steigung ausreicht. Dieser Wert ist ja entscheidend für die Kraft an der Kurbel. Je kleiner die Steigung, desto filigraner die Ausführung und desto größer die Gefahr, dass das Gewinde reißt. Ist leicht einzusehen, dass deine Aufgabe mit einer 3 mm - Gewindestange wohl nicht lösbar ist.
Ja, ich weiss, wenn man das Ding nicht wirklich bauen muss, sondern "nur" die Berechnungen anstellt, kommt es wohl nicht so drauf an, ob das Material geeignet ist. Aber es wäre schade, sich die ganze Rechen-Arbeit zu machen, die dann um Größenordnungen daneben liegt. So sind schon Gebäude und Brücken zusammengebrochen. Das sollte man gar nicht erst einüben ;-)
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VeryApe
Anmeldungsdatum: 10.02.2008
Beiträge: 3247
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| VeryApe Verfasst am: 09. Jan 2017 16:14 Titel: |
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ich würde dir empfehlen das du deine schematische Skizze zunächst als Gesamtskizze so stehen lässt und dann die einzel komponeten freimachst und die wirkenden Kräfte dort einträgst.
also zum Spindel die 2 Kreuzbeine, tischplatten,
und das Lager in der Mitte der Kreuzbeine.
Dann überlege mal in welchen Bereich dein hubwagen zum Einsatz kommt. also welcher Hubbereich. vielleicht montierst ja noch nen Gasdruck, wenn du tiefer runter willsd oder generell Kraft ersparnis beim heben.
wenn du das weißt kannsd du mal die maximale AxialKraft berechnen.
Dann gehts du mal hier hin und dimensionierst deine Spindel.
http://smarthost.maedler.de/datenblaetter/trapezgewinde.pdf
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WAS IST LOS IN EUROPA? https://www.youtube.com/watch?v=a9mduhSSC5w |
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Duinne
Anmeldungsdatum: 28.12.2014
Beiträge: 73
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Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5866
Wohnort: jwd
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| Mathefix Verfasst am: 09. Jan 2017 17:59 Titel: |
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Hubhöhe h und Steigung s der Spindel:
Betrachtet man einen Schenkel der Länge l der Schere, sieht man nach Pythagoras:
^{2} )
= l\cdot \sqrt{1 - (\frac{2\cdot s}{l})^{2} } )
Mit einer Umdrehung der Spindel ergibt sich die Höhe des Hubtisches.
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Duinne
Anmeldungsdatum: 28.12.2014
Beiträge: 73
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| Duinne Verfasst am: 09. Jan 2017 18:05 Titel: Duinne |
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Super, vielen Dank!
Nach dieser Formel würde es bedeuten, dass die Höhe unabhängig vom Nenndurchmesser der Spindel ist.
Grüße
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VeryApe
Anmeldungsdatum: 10.02.2008
Beiträge: 3247
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| VeryApe Verfasst am: 09. Jan 2017 21:06 Titel: |
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ich habe das eigentlich so gemeint.
http://systemdesign.ch/images/thumb/c/c2/Arbeitsbuehne.jpg/300px-Arbeitsbuehne.jpg
in deiner Gesamtskizze löscht du alle Kräfte raus bis auf die gegebene Gewichtskraft. Trägst relevante Abmessungen bzw Winkel ein als Variabeln, oder falls schon bekannt fixe Abmessungen.
Und dann machst du sämtliche Teile frei, (Tisch, Scherrenbeine (Kreuzbein), vielleicht die untere Platte falls da noch rollen befestig sind wie bei Brillants Foto) damit du mal ein Gefühl kriegst wo was wirkt, welche Teile sind mechanisch relevant damit das Teil funktioniert.
Was ist zum Beispiel mit der Axialkraft wenn der Typ der den Hubwagen benützt die Last nicht so plaziert das der Schwerpunkt genau zwischen den 2 Stützen mittig liegt.
Ich meine vorweggesagt, die wird sich zwar nicht verändern, aber das ist doch zunächst glaube ich für dich noch völlig unklar, oder hast du das schon vorher gewußt.
Da wird halt der Bolzen zwischen den Scherrenbeinen anders belastet.
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Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5866
Wohnort: jwd
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| Mathefix Verfasst am: 10. Jan 2017 09:31 Titel: |
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| VeryApe hat Folgendes geschrieben: | ich habe das eigentlich so gemeint.
http://systemdesign.ch/images/thumb/c/c2/Arbeitsbuehne.jpg/300px-Arbeitsbuehne.jpg
in deiner Gesamtskizze löscht du alle Kräfte raus bis auf die gegebene Gewichtskraft. Trägst relevante Abmessungen bzw Winkel ein als Variabeln, oder falls schon bekannt fixe Abmessungen.
Und dann machst du sämtliche Teile frei, (Tisch, Scherrenbeine (Kreuzbein), vielleicht die untere Platte falls da noch rollen befestig sind wie bei Brillants Foto) damit du mal ein Gefühl kriegst wo was wirkt, welche Teile sind mechanisch relevant damit das Teil funktioniert.
Was ist zum Beispiel mit der Axialkraft wenn der Typ der den Hubwagen benützt die Last nicht so plaziert das der Schwerpunkt genau zwischen den 2 Stützen mittig liegt.
Ich meine vorweggesagt, die wird sich zwar nicht verändern, aber das ist doch zunächst glaube ich für dich noch völlig unklar, oder hast du das schon vorher gewußt.
Da wird halt der Bolzen zwischen den Scherrenbeinen anders belastet. |
Die Skizze und die Hinweise von VeryApe sind sehr hilfreich. Es können alle Kräfte und Momente, sowie die daraus resultierenden Spannungen - Zug, Druck, Schub, Scheren, Biegung, Torsion, Knicken - bzw. Vergleichsspannung berechnet werden. Diese sind abhängig von der Hubhöhe - das jeweilige Maximum ist zu bestimmen.
Das ist eine stumpfe Mordsrechnerei, die diesen Rahmen m.E. sprengt.
Trotzdem viel Erfolg 
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Duinne
Anmeldungsdatum: 28.12.2014
Beiträge: 73
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| Duinne Verfasst am: 12. Jan 2017 18:27 Titel: Hubtisch |
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Ich danke euch vielmals für die zahlreichen Hinweise und Anregungen!
Ich werde mich ans Werk machen und sehen, wie weit ich komme. Falls ich noch Fragen habe, kann ich ja jederzeit im Forum vorbeischauen =)
Vielen Dank und liebe Grüße
Duinne
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Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5866
Wohnort: jwd
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| Mathefix Verfasst am: 12. Jan 2017 19:09 Titel: |
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Prüfe, ob der manuuelle Spindelantrieb ideal ist.
 = l\cdot \sqrt{1 - (\frac{2\cdot s\cdot n}{l})^{2} } )
Um den ganzen Tisch vollständig abzusenken/anzuheben (h = 0) sind
Kurbelumdrehungen notwendig.
Bei l = 1000 mm und s = 2 mm sind das 250 Umdrehungen - da dreht man sich ´nen Wolf.
Tip zur Ermittlung der passenden Steigung der Spindel:
1. Handelsübliche Kurbel auswählen (Kurbeladius = r)
2. Zulässige händische Kurbelkraft bestimmen z. Bsp. 50 Nm.
3. Aus 1. und 2. maximales Drehmoment berechnen
4. Zugkraft = Axialkraft an Spindel berechnen
5. Kerndurchmesser der Spindel berechnen
6. Handelsübliche Spindel auswählen
7. Aus Drehmoment nach 3. und Kraft nach 4. notwendige Steigung der Spindel berechnen (Hersteller geben Formeln an: s. Link von VeryApe).
8. Mit errechneter Steigung Anzahl notwendige Spindelumdrehungen für vollständiges Heben/Senken berechnen- wenn nicht praktikabel: Motorantrieb.
Viel Erfolg!
PS
Bei einem Kurbelradius von 0,16m und einer manuellen Kurbelkraft von 50 N und der von Dir errechneten Axialkraft von 35.390 N ergibt sich überschlägig eine Steigung von 1,5 mm. Damit werden ca. 300 Kurbelumdrehungen benötigt um den Tisch zu heben oder zu senken. Nicht sehr praktikabel - deshalb Motorantrieb.
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Duinne
Anmeldungsdatum: 28.12.2014
Beiträge: 73
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| Duinne Verfasst am: 18. Jan 2017 08:59 Titel: Hubtisch - eine Menge Fragen |
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Ja, da hast du Recht - die Gewindespindel ist eventuell nicht so geeignet. Sie hätte den Vorteil, dass sie selbsthemmend ist und man sich einen Haufen Antriebskram sparen könnte. Wenn man diese Situation nur einmal im Jahr hat, wäre es kein Problem. Aber wenn man so einen Tisch doch öfters benutzt, ist es nicht angenehm.
Vielen Dank für die Rückmeldung!
Die Alternative wäre auch noch ein hydraulischer Antrieb. Da würde ich gerne fragen, wie man einen Hydraulikzylinder auslegen kann?
Ich habe da mal in so einen Katalog von Yale geschaut, bei den einfach wirkenden Zylinder. Da geben z.B. für die Zylinder die Druckkraft an. Das ist doch schlussendlich der ausschlaggebende Wert, oder? Wenn ich meine Berechnung zu dem Scherenhubtisch gemacht habe (Also Freischneiden, Kräfte berechnen etc.) ergibt sich doch eine Kraft, die benötigt wird, um die Schere auseinander zu schieben.
Ich habe auch noch eine andere Frage: Für die Lagerung der Schere (Fest- und Loslager) verwendet man Gleitlager, oder?
Danke und Grüße
Duinne
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Duinne
Anmeldungsdatum: 28.12.2014
Beiträge: 73
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| Duinne Verfasst am: 18. Jan 2017 11:45 Titel: Hubtisch - eine Menge Fragen |
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Hallo Leute,
ich hätte da noch eine Frage:
Wenn man den Tisch mit einem Hydraulikzylinder betreibt wie im folgenden Bild:
http://www.3d-meier.de/tut16/Schere1/Bild1.gif
Der Zylinder greift ja schräg an. Müsste ich bei der Bestimmung der Kräfte die schräg angreifende Kraft an in ihre x- und y-Komponenten zerlegen?
Und noch eine andere frage: Ganz allgemein müsste ich doch die Berechnung einmal in der höchsten ausgefahrenen Stellung und einmal für die niedrigste Stellung erledigen, oder?
Danke und Gruß
Duinne
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Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5866
Wohnort: jwd
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| Mathefix Verfasst am: 18. Jan 2017 12:18 Titel: Re: Hubtisch - eine Menge Fragen |
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| Duinne hat Folgendes geschrieben: |
Ich habe auch noch eine andere Frage: Für die Lagerung der Schere (Fest- und Loslager) verwendet man Gleitlager, oder?
Danke und Grüße
Duinne |
Wg. geringer Drehzahl und hoher Flächenpressung einfache Gleitlager.
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Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5866
Wohnort: jwd
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| Mathefix Verfasst am: 18. Jan 2017 12:24 Titel: Re: Hubtisch - eine Menge Fragen |
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| Duinne hat Folgendes geschrieben: | Hallo Leute,
ich hätte da noch eine Frage:
Wenn man den Tisch mit einem Hydraulikzylinder betreibt wie im folgenden Bild:
http://www.3d-meier.de/tut16/Schere1/Bild1.gif
Der Zylinder greift ja schräg an. Müsste ich bei der Bestimmung der Kräfte die schräg angreifende Kraft an in ihre x- und y-Komponenten zerlegen?
Und noch eine andere frage: Ganz allgemein müsste ich doch die Berechnung einmal in der höchsten ausgefahrenen Stellung und einmal für die niedrigste Stellung erledigen, oder?
Danke und Gruß
Duinne |
Zur Auslegung des Hydraulikzylinders musst Du die auf die Kolbenstange wirkende Axialkraft in Abhängigeit von der Hubhöhe berechnen. Das Maximum der Kraft wird in der untersten Stellung des Hubtisches liegen.
Dann kannst Du den passenden Hydraulikzylinder auswählen.
Ich möchte noch auf einen wichtigen Punkt hinweisen: Kippen.
Die Geometrie muss so gestaltet sein, dass die Konstruktion auch bei extremen Positionen der Last nicht kippt! Also Stand- und Kippmoment berechnen.
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Brillant
Anmeldungsdatum: 12.02.2013
Beiträge: 1973
Wohnort: Hessen
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| Brillant Verfasst am: 18. Jan 2017 21:55 Titel: Re: Hubtisch - eine Menge Fragen |
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Die Hydraulik müsste imstande sein, durch Ausfahren und Einziehen etwas zu bewirken. Sie greift lt. Skizze aber an der Drehachse an. Das Wesentliche sollte auch in einer einfachen Skizze erkennbar sein.
Es sollte ein Kräftedreieck vorhanden sein wie das schwarz eingezeichnete.
| Beschreibung: |
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| Angeschaut: |
21831 mal |
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Dreistein007
Anmeldungsdatum: 11.01.2016
Beiträge: 712
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| Dreistein007 Verfasst am: 19. Jan 2017 09:16 Titel: |
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Hallo Brillant,
hast du eine bestimmte Software verwendet um dieses 3D bild zu konstruieren, oder hast du das irgendwo im Internet gefunden?
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