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Thema: Hilfe beim Bau einer Hochgeschwindigkeitsseilwinde

  1. #1

    Hilfe beim Bau einer Hochgeschwindigkeitsseilwinde

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    Hallo,

    ich möchte für Hobbyzwecke eine gesteuerte "Hochgeschwindigkeitsseilwinde" bauen.
    Weil ihr alle neugierig seid: Eine Puppe soll für Geisterbahnzwecke hoch und runtergerissen werden (3m Höhe mindestens)

    Anforderungen:

    - preiswert
    - Last ca. 1kg
    - Geschwindigkeit ca. 10m/s

    Rechnerisch benötige ich also einen Motor von ca. P = F*v = 100Watt.
    Mit Verlusten also so ca. 200Watt.

    Dabei habe ich nach langem Suchen folgenden Gleichstrommotor rausgesucht: http://www.pollin.de/shop/dt/MDE2OTg...607022506.html
    5 Euro.

    Ringkern-Transformatoren 220Watt kriegt man für ca 35 Euro.

    So, jetzt kommt der Teil, mit dem ich mich weniger auskenne: Mechanik.

    Wenn meine Seilspule einen Radius von 10cm hat, dann benötige ich eine Drehzahl von ca. 1000 U/min bei einem Drehmoment von ca. 1Nm.

    Da der Motor ca. 10.000U/min dreht, brauche ich also ein Getriebe mit ca. 1:10.
    Wellendurchmesser des Motors: 5mm.
    Kaufen kann man sowas wohl nicht - hab es nirgendwo gefunden.

    Also selber bauen - und jetzt fängt das peinliche an:

    - Welche Zahnräder verwendet man bei 1Nm und 200W am besten:
    M0.5 oder M1 oder größer?
    - Wie baut man so ein Getriebe? Die Frage geht in Richtung Lagerung der Wellen. Braucht man da Kugellager und Lagerböcke?
    - Wo kriegt man das preiswert her (speziell für die 5mm Achsen)

    Ich habe Elektrotechnik studiert und bin es aus der Elektronik her gewohnt, dass man für ein paar Cent alles bekommt, was man braucht.
    Bei der Mechanik finde ICH fast gar nichts und wenn, dann kostet so ein Lagerbock gleich 10 Euro. Da kommt so ein Getriebe mit den teuren Zahnrädern schon fast auf 100Euro. Ich dachte da aber eher an 20 Euro...
    Könnt ihr mir ein wenig mit eurer enormen Erfahrung weiterhelfen?

    Nun noch die letzte Frage:
    Wie würdet ihr die Endpositionen abfragen (bei dieser enormen Geschwindigkeit?)

    Vielen Dank für die Hilfe. [-o<

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    deine letzte frage entweder lichschranke oder geberscheibe
    was gibt es noch zu sagen

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte
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    hoi,
    anstatt getriebe wäre auch ein riemenantrieb denkbar. ist mechanisch deutlich einfacher zu fertigen, finde ich.
    mfg jeffrey

  4. #4
    @Jeffrey
    Wie kriegt man denn eine Übersetzung von 1:10 mit Riemenantrieb hin?
    Wo müsste man denn dann die Achsen wie lagern?

    Könntest Du mir da weiterhelfen?

    Ich hänge an den "einfachen" Themen. Wie befestige ich z.B. eine Riemenscheibe, wenn sie keine Mahdenschraube hat? 1Nm ist doch schon ziemlich viel...

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von i_make_it
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    Ist zwar leider zu spät im Jahr, aber einfach mal den Antrieb von einem Freefall Tower ansehen.

    Das ist exakt die Selbe Aufgabe in Groß.

    Oder einfach so machen:


    Das Paar Loser Rollen bei "3" kann dann ein Motor mit Umschlingungsantrieb und entsprechendem Drehmoment bewegen.

    Ein Umschlingungsantrieb lässt sich so machen:


    Lässt sich alles mit Stahlseilen und Seilrollen mit Rollenlagern aufbauen.

    Um die Seilspannung zu gewährleisten, können die festen Rollen oder die Seilbefestigungen gefedert befestigt sein. Einfach mal bei nem Glasaufzug am Gegengewicht ansehen wie das aussieht.

    Für die Berechnung:
    Anzahl Lastwechsel je Tag, mal
    Anzahl Einsatztage je Jahr, mal
    Anzahl Betriebsjahre der Konstruktion.

    Das Seil muß die Gewichtskraft der Nutzlast (ca.1Kg), die Gewichtskraft seines Eigengewichtes (vermutlich vernachlässigbar) und die Resultierenden Kräfte durch die Massenträgheit bei der Beschleunigung aushalten.
    Das Ganze über die Summe der Lastwechsel der gesammten Betriebsdauer, sonst ist keine konstruktive Dauerfestigkeit gegeben, sondern nur eine Zeitfestigkeit.
    Bei Zeitfestigkeit sind alle entsprechend ausgelegten Komponenten nach entsprechend festzulegenden Intervallen auszutauschen.
    In einer Geisterbahn befinden sich vermutlich auch Besucher, ein Seil was mal eben mit 10m/s wild durch die Gegend peitscht wenn ein Teil versagt, dürfte Jeden TÜV oder Dekra Mann ein Großes NEIN ins Gesicht zaubern.

    Und ich stelle mir grade vor wass passiert wenn man versucht die Masse durch verwendung von Kite Schnüren aus Kevlar zu verringern. Wenn da so ein 1,2mm Faden peitscht gibts vermutlich ein paar abgetrennte Gliedmaßen.

    Seilrolle mit Lager Bsp.:
    http://www.mercateo.com/p/488BF-1582...ugellager.html

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte
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    Vielleicht einfach stärker auslegen? Ich kann mir nicht vorstellen, dass ein massives Stahlseil bei solch einer Belastung reißt. Aber ich bin relativ unversiert in Sachen Mechanik...

    Grüße
    Thomas

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Ich würde das ganze mit einem Gegengewicht konstruiren.
    Dadurch wird der benötigte Kraftaufwand kleiner, somit kann man einen
    schwächeren (und billigeren) Motor, weniger stabiele zahnräder nehmen
    und auf die Lager gibt es auch weniger Belastung. Somit würde das ganze
    schon ein Stück billiger werden.
    Die Geschwindigkeit kannst du wie oben auf der Skitze auch mit einem
    Flaschenzug untersetzen (vieleicht in kombination mit einem Getriebe).
    Das sind so meine Gedanken wenn ich mir deine Frage anschaue, ich
    kenne mich aber auch nicht so super mit Mechanik aus.

    Lg

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von i_make_it
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    Ein Gegengewicht verdoppelt die zu bewegende Masse.
    Ein Stahlseil wird wohl nicht so schnell reißen.
    Wenn aber eine Geisterbahn alle 3 Minuten einen Kunden durchschleust, und eine Kirmes von 14:00 bis 21:00 auf hat sind das am Tag 140 Lastwechsel. Bei Einsatz von Ostern bis Weihnachten und 50% Transport, Auf- und Abbau und 50% Einsatz auf Jahrmärkten, Kirmes, Weinachtsmärkten etc. sind das ca.126 Tage, also 17640 Lastwechsel im Jahr.
    Wenn die Geisterbahn in einem Vergnügungspark ist, ist sie von 10:00 bis 20:00Uhr, 9 Monate im Jahr, 7 Tage die Woche im Einsatz. Das sind dann schon 50400 Lastwechsel im Jahr.

    Da reist dann auch schon mal ein Stahlseil das dauernd um 180° umgelenkt wird wenn es Baumarktqualität hat und nicht richtig bemessen ist.

    Bei der Konstruktion im Maschinen und Anlagenbau werden immer erst die Lastwechsel und die einwirkenden Kräfte berechnet. Dann wird anhand der dieser Daten wird dann dimensioniert.
    Die anschließende Gegenrechnung ist dann der Spannungsnachweis mit dem Bewiesen wird das die Festigkeit gegeben ist.
    Das ist dann auch neben der Dokumetation der Bauausführung von Belang wenn es mal vor Gericht geht. DIN, VDE und ISO sind dann dein Freund.

    Wenn das ganze allerdings wirklich nur im Hobby Bereich ist und nur mal für einen Event gedacht ist, kommt es halt darauf an wie verantwortungsbewust der Betreiber ist.

  9. #9
    Hallo,

    vielen Dank für die Mühen !!!

    Also es handelt sich wirklich um ein Hobby: 1 mal im Jahr soll das Ding für 6 Stunden angeschmissen werden...

    Die Puppe soll wirklich an einem Seil hängen und es darf sonst nichts zu sehen sein. Die Seilzugkonstruktion i_make_it ist zwar echt pfiffig, lässt sich aber leider nicht realisieren - die Leute laufen unter der Puppe durch...

    Ob die Puppe nachher tatsächlich 1kg wiegt, weiß ich noch nicht.
    Falls sie weniger wiegen sollte, dann hat der Motor ein leichtes Spiel.

    Ich hoffe, dass ich euch jetzt nicht entmutigt habe! Schade ist ein wenig, dass niemand meine sonstigen Fragen beantwortet hat. Ist das "normale" Konzept (wie von mir angedeutet) denn so unrealistisch?

    Viele Grüße

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Zitat Zitat von dost0011
    1 mal im Jahr soll das Ding für 6 Stunden angeschmissen werden...

    Wenn das so ist würde ich auf Kugellager verzichten.

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