Drehmomentstoß nach Kontakt zweier Rotationskörper

Carlo · Anmeldungsdatum: 18.03.2016 Beiträge: 3

Meine Frage:
Hi,

ich stehe vor folgendem Problem. Zwei sich drehende Scheiben rotieren in die selbe Drehrichtung. Ein Passstift ist in einer Scheibe fixiert. Dieser ist in einer Nut in der zweiten Scheibe positioniert. Zum Zeitpunkt t0 rotieren beide Wellen mit der selben Winkelgeschwindigkeit. Zum Zeitpunkt t1 wird eine der Scheiben beschleunigt oder verzögert, also kommt es zu einem Delta-w. Bei t3 kommt es zum Kontakt zwischen Nutende und Passstift.
Ab diesem Zeitpunkt bin ich mit meiner weiteren Ausführung nicht zu 100% sicher ob die Annahmen stimmen.
Meiner Meinung nach kommt es bei Kontakt zu einem sehr hohen Beschleunigungsmoment bzw. Drehmomentausschlag in sehr kurzer Zeit. Wie kann ich diesen Ausschlag näherungsweise berechnen? Bzw. ich habe aus einem realen Versuch ein Drehmoment-Zeit-Verlauf. Dieser zeigt den ersten Ausschlag mit 300 Nm, welcher sich innerhalb von 5 ms aufbaut und dann nachschwingt.

Meine Ideen:
Mein erster Ansatz war das Beschleunigungsmoment.

Allerdings wäre hier der Aufprall nicht berücksichtigt.

Nun würde ich es über den Drehimpulssatz bzw. eine Änderung versuchen.

Darf man das so überhaupt rechnen?

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

Bitte den kompletten Originaltext der Aufgabe (mit eventuellen weiteren Informationen, Skizze z.B.) und deutlich getrennt davon Deine Überlegungen.

Carlo · Anmeldungsdatum: 18.03.2016 Beiträge: 3

Hi,

es ist keine Aufgabe aus einem Lehrbuch sondern ein Problem aus der Praxis. Daher kann ich leider nicht mehr Angaben geben. Ich möchte gerne herausfinden, mit welcher Beschleunigung die Scheiben aufeinander treffen müssen, bzw. auf welche Drehzahl die zweite Scheibe beschleunigt werden muss um eine Drehmomentspitze von 350 Nm innerhalb von 5 ms zu erzeugen.
Die beschleunigte Scheibe wird von einem Elektromotor angetrieben der Drehzahl gesteuert ist. Daher weiß ich auch nicht, wie weit die Drehzahl

sich von

unterscheiden wird.

Wie sieht es mit folgendem Ansatz aus?

Geschwindigkeit beider Scheiben bei t0:

Geschwindigkeit der zweiten Scheiben bei t1:

Geschwindigkeit der beiden Scheiben bei t2 nach Kontakt:

Kann ich

und

aus der Messaufzeichnung verwenden? Also die 350 Nm und 5 ms.

Grüße

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5786 Wohnort: Heidelberg

Mir ist hier auch ziemlich unklar, was passiert und was Du dazu überhaupt wissen willst. So wie ich das verstehe aber trotzdem ein paar Anmerkungen:

Das System aus den beiden Schreiben hat ein Drehimpuls. Auf das System wirkt ein äußeres Drehmoment, das diesen Drehimpuls erhöht (sowohl vom System aus beiden Scheiben, zuerst aber ja eigentlich nur von einer Schreibe).

Dann kommt es zu einem Stoß. Da hast Du jetzt Angaben zu Drehmoment und Zeit aus einem Versuch. Mir ist aber nicht so ganz klar, wie dieser Versuch aussieht bzw. wie das angegebene Drehmoment gemessen wurde bzw. welches das ist. Fakt ist ja, das bei so einem Stoß zwischen beiden Schreiben ein Drehmoment wirken muss, so wie bei einem Stoß bei Translation eine Kraft zwischen den Stoßpartnern wirkt. Dabei ist der Stoß ja aber weder vollkommen elastisch noch inelastisch. Da frage ich mich, was wir Dir hier dazu weiter schreiben sollen. Tatsache ist nur, dass der Drehimpuls des Gesamtsystems weiter gemäß des durch den Motor zugeführten verändern wird.

Gruß
Marco

Carlo · Anmeldungsdatum: 18.03.2016 Beiträge: 3

Hi,

hier mal ein Bild vom geplanten Prüfaufbau und ein schematischer Drehmomentverlauf (siehe Anhang). Da der Elektromotor hochdynamisch die Drehzahl regeln kann, schätze ich, dass die Geschwindigkeit w2 nur kurz und minimal einbrechen wird. Daher würde ich die Annahme machen, dass w' (nach Kontakt) gleich w2 ist.

Der echte Nm-Verlauf ist von einer realen Messung, die jetzt an einem Prüfstand nachgebildet werden soll.
Daher stellt sich für mich die generelle Frage, wie groß die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den beiden Scheiben sein muss, um diesen Ausschlag zu erzeugen.
Und als Zweites ist unklar, welcher rechnerische Ansatz hier richtig ist. Ich würde es als nicht-elastischen Stoß betrachten, da die Scheiben nach dem Kontakt keine Relativbewegungen zueinander haben.

Ich hoffe, das wird nun etwas verständlicher sein.