| Autor |
Nachricht |
Rubiks_Cube
Gast
|
 Rubiks_Cube Verfasst am: 30. Mai 2017 11:55 Titel: Kraftmessung bewegliches System mit Zugseil |
 |
|
Meine Frage:
Hallo,
ich stehe auf dem Schlauch.
Ich habe eine Aufhängung, an deren Sprosse ich ein Gewicht hänge. Durch die Sprosse führt ein Zugseil, und je höher ich die Sprosse aufklappe, um so mehr Zugseil bleibt am hinteren Ende übrig. Der Zusammenhang zwischen Seillänge und Winkel sei annähernd linear.
Jetzt möchte ich rausfinden, wie sich die Kraft auf das Zugseil bei verschiedenen Winkeln ändert (selbes Gewicht).
Meine Ideen:
Ich habe einen fixierten Federmesser, der die Kraft misst.
Ich starte bei einem beliebigen Wert, den ich als Referenz setzt (Drahtlänge und Kraft).
Allerdings wird beim aufklappen der Sprosse der Draht ja länger - diesen Betrag (multipliziert mit der Federskala) addiere ich also zur gemessen Kraft, da die ja nur nicht angezeigt wird, weil sich der Draht richtung Federmesser ausdehnt.
Stimmt das soweit?
Allerdings führt diese Berechnung zu einer gleichen Kraft bei allen Winkelstellungen der Sprosse. Durch Berechnung soll hierbei aber ein kurvenförmiger Verlauf rauskommen.
Deswegen habe ich weiter überlegt:
Ich stelle die Sprosse in einen Winkel, notiere Kraft und Seillänge, und belaste sie erst dann mit dem Gewicht. DIe Sprosse kippt nach unten, deswegen ziehe ich so lange am Federmesser, bis der Winkel (und damit die Seillänge) wieder erreicht wird. Die nun benötigte Kraft ist höher und die Differenz aus Belastung und unbelastetem Zustand ergibt meine Lösung?
Aber auch hier komme ich nicht weiter, da ich die Messungen nur im belasteten Zustand habe.
Hat jemand Ideen?
Oder ist eine Kraftberechnung gar nicht möglich, da das System beweglich ist?
|
|
 |
Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5875
Wohnort: jwd
|
| Mathefix Verfasst am: 30. Mai 2017 14:08 Titel: |
|
|
|
Bitte Skizze.
|
|
|
Rubiks_Cube
Anmeldungsdatum: 30.05.2017
Beiträge: 3
|
| Rubiks_Cube Verfasst am: 30. Mai 2017 14:37 Titel: Skizze |
|
|
Hier die Prinzipskizze.
Der Rote Zugdraht hängt vom Winkel ab.
Die Werte zu den Belasteten Zuständen sind vorhanden, jedoch nicht in Relation zu den unbelasteten.
Der Unbelastete Zustand bei maximaler Auslenkung ist vorhanden, allerdings entspricht dieser so ziemlich dem Zustand beim selben Winkel mit Belastung (da ja das Seil gleich lang ist)...
| Beschreibung: |
|
| Dateigröße: |
34.79 KB |
| Angeschaut: |
1121 mal |
|
|
|
|
Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5875
Wohnort: jwd
|
| Mathefix Verfasst am: 30. Mai 2017 14:54 Titel: |
|
|
Ich verstehe die Konstruktion nicht. Ein Seil kann nur Zugkräfte und keine Druck- oder Querkräfte aufnehmen.
In Deiner Skizze wirken Druck- und Querkraft auf das Seil.
|
|
|
Rubiks_Cube
Anmeldungsdatum: 30.05.2017
Beiträge: 3
|
| Rubiks_Cube Verfasst am: 30. Mai 2017 17:28 Titel: |
|
|
Die Seilkraft besteht auch nur aus der Kraft entlang der Achse.
Die Umlenkungen können ignoriert werden, diese sind mit Umlenkkräften und Seilreibung berücksichtigt.
Ich ziehe also am Seil in Horizontaler Richtung, was auch als reine Kraft angezeichnet werden kann, siehe neue Skizze.
Das Gesamte System wurde freigeschnitten und alle Lagerreaktionen usw berechnet. (Andeutung bunte Pfeile).
Für die Seilkraft ergibt sich der Zusammenhang:
Winkel Sprosse - Kraft
0 - 3G
10 - 2G
20 - 1G
30 - 2G
40 - 3G
Man muss also stärker am Seil ziehen, wenn die Sprosse flach ist oder sehr steil, was sich beim "Abtasten" auch bestätigt.
Nur die Kraftmessung mit dem Seil in Kombination mit der Längenänderung, und dem fixierten Kraftmesser, das haut nicht so hin wie es soll...
| Beschreibung: |
|
| Dateigröße: |
11.73 KB |
| Angeschaut: |
1106 mal |
|
|
|
|
Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5875
Wohnort: jwd
|
| Mathefix Verfasst am: 30. Mai 2017 18:06 Titel: |
|
|
| Rubiks_Cube hat Folgendes geschrieben: | Die Seilkraft besteht auch nur aus der Kraft entlang der Achse.
Die Umlenkungen können ignoriert werden, diese sind mit Umlenkkräften und Seilreibung berücksichtigt.
Ich ziehe also am Seil in Horizontaler Richtung, was auch als reine Kraft angezeichnet werden kann, siehe neue Skizze.
Das Gesamte System wurde freigeschnitten und alle Lagerreaktionen usw berechnet. (Andeutung bunte Pfeile).
Für die Seilkraft ergibt sich der Zusammenhang:
Winkel Sprosse - Kraft
0 - 3G
10 - 2G
20 - 1G
30 - 2G
40 - 3G
Man muss also stärker am Seil ziehen, wenn die Sprosse flach ist oder sehr steil, was sich beim "Abtasten" auch bestätigt.
Nur die Kraftmessung mit dem Seil in Kombination mit der Längenänderung, und dem fixierten Kraftmesser, das haut nicht so hin wie es soll... |
Danke für die Skizze. Habe jetzt das Problem verstanden,
Winkel der Sprosse und damit Zugkraft im Seil hängen vom Federweg ab, der wiederum von der ZUgkraft abhängt.
Gesucht ist der Gleichgewichtszustand. Ist geometrisch ein wenig tricky. Werde mich in Ruhe dranmachen.
|
|
|
Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5875
Wohnort: jwd
|
| Mathefix Verfasst am: 30. Mai 2017 18:51 Titel: |
|
|
Fragen:
Ist die Richtung der Seilkraft immer horizontal?
Liegt der Angriffspunkt der Kraft in der Mitte der Sprosse?
|
|
|
Rubiks_Cube
Anmeldungsdatum: 30.05.2017
Beiträge: 3
|
| Rubiks_Cube Verfasst am: 30. Mai 2017 20:06 Titel: |
|
|
| Zitat: |
Winkel der Sprosse und damit Zugkraft im Seil hängen vom Federweg ab, der wiederum von der ZUgkraft abhängt. |
Das trifft genau das Problem!
Die Kraft tritt am Ende der Sprosse auf und wird modellhaft als "Stab eines Fachwerks" betrachtet.
Durch die Führung des Seils (in der ersten Skizze) ist die Kraft an der Federwaage immer horizontal. Der Zug an der Sprosse ist jedoch schräg und somit auch nochmal mit dem Aufklappwinkel veränderlich.
Aber das ist berechnungstechnisch alles mit drin, nur ergeben die Messwerte keinen wirklichen Sinn... Ich muss dort irgendwas voneinander abziehen oder addieren, auf das ich noch nicht gekommen bin.
Aktuell gibt es unabhängig von der Belastung nämlich die gleiche Zugkraft für einen Winkel (also egal ob bei 30 Grad nichts, 1 Gramm oder 10 Kilo hängen), weil ich ja den Federmesser fixiert auf dem Tisch habe.
Würde ich ihn verschieben können, ergäben sich andere Werte - ich kann aber nicht nochmal messen... :-/
Deswegen würde ich gerne über die aktuellen Werte (nur bei Belastung) auf die Werte kommen, falls irgendwie möglich...
|
|
|
Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5875
Wohnort: jwd
|
| Mathefix Verfasst am: 31. Mai 2017 08:59 Titel: |
|
|
| Rubiks_Cube hat Folgendes geschrieben: | | Zitat: |
Winkel der Sprosse und damit Zugkraft im Seil hängen vom Federweg ab, der wiederum von der ZUgkraft abhängt. |
Das trifft genau das Problem!
Die Kraft tritt am Ende der Sprosse auf und wird modellhaft als "Stab eines Fachwerks" betrachtet.
Durch die Führung des Seils (in der ersten Skizze) ist die Kraft an der Federwaage immer horizontal. Der Zug an der Sprosse ist jedoch schräg und somit auch nochmal mit dem Aufklappwinkel veränderlich.
Aber das ist berechnungstechnisch alles mit drin, nur ergeben die Messwerte keinen wirklichen Sinn... Ich muss dort irgendwas voneinander abziehen oder addieren, auf das ich noch nicht gekommen bin.
Aktuell gibt es unabhängig von der Belastung nämlich die gleiche Zugkraft für einen Winkel (also egal ob bei 30 Grad nichts, 1 Gramm oder 10 Kilo hängen), weil ich ja den Federmesser fixiert auf dem Tisch habe.
Würde ich ihn verschieben können, ergäben sich andere Werte - ich kann aber nicht nochmal messen... :-/
Deswegen würde ich gerne über die aktuellen Werte (nur bei Belastung) auf die Werte kommen, falls irgendwie möglich... |
Beantworte einfach meine zuvor gestellten Fragen?
Aus Deiner ersten Skizze ist nicht erkennbar, wie durch Umlenkrollen eine Zugkraft auf das Seil wirken soll, denn es zieht die Sprosse im Uhrzeigersinn.
Demgegenüber zieht in der zweiten Skizze dass Seil die Sprosse gegen den Uhrzeigersinn.
Was soll "Die Kraft tritt am Ende der Sprosse auf und wird modellhaft als "Stab eines Fachwerks" betrachtet" bedeuten?
Was ist letzlich Deine konkrete Frage?
|
|
|
|
Registrieren
Login
FAQ
Suchen
