sciencetalk

 Hallo,
 
Ik zit met een vraag betreft een kantelmechanisme.
Voor een klant moet ik een kantelaar voor kliko's maken nu vroeg ik mij af hoe ik kan berekenen wat voor kracht ik nodig heb om deze om zijn as te draaien.
 
De gegevens die ik nu heb zijn:
 
Kliko gevuld = 100 kg
arm = 1000 mm
Hoek om te kantelen = 135 gr
snelheid = 0.8 m/sec
 
De aandrijving zal door middel van een motor met een twee traps ketting aandrijving zijn.
 
Mijn vraag is om deze kracht uit te rekenen kan ik dan uitgaan van een berekening net als een aandrijfrol van een transportband en dat ik dus uit kan gaan van een denkbeeldige aandrijfrol met een diameter van 2000mm?
Of moet ik een andere berekening gaan gebruiken?
   
 
 
 

Ik denk dat je aardig in de richting zit.
Welke formules denk je te gebruiken? Waarom die?
Wat weet je al, en wat mis je nog?

De kliko zelf heeft natuurlijk een diameter, van laten we eens zeggen 60 cm. Het zwaartepunt zit zo ongeveer in het centrum van de kliko, dus op ongeveer 1,3 meter van het scharnierpunt.
 
Als die kliko net van de grond is getild, is het koppel maximaal, en wel 100 kg * 1,3 meter = 1.275 Nm
De rotatiesnelheid is 0,8 m/s, over een volledige omwenteling zou de kliko dus 2pi * 1,3 / 0,8 = 10,2 seconden doen. Het toerental is dus 5,88 rpm.
 
Een praktische formule voor het benodigde motorvermogen is: P = T x n / 9549 (zie ook dit topic)
 
P = benodigd vermogen in kW
T = omwentelingen per minuut (5,88)
n = koppel in Nm (1.275)
 
Resultaat: 0,785kW (zonder enige vorm van wrijving, dus in ieder geval hoger, neem bijvoorbeeld het dubbele).
 
Overigens, als dit werkelijk uitgevoerd moet gaan worden, dan zal je nog iets moeten verzinnen voor het dichthouden van het deksel. Die kliko loopt nu grotendeels leeg voordat hij boven de container hangt.

 

Overigens, als dit werkelijk uitgevoerd moet gaan worden, dan zal je nog iets moeten verzinnen voor het dichthouden van het deksel. Die kliko loopt nu grotendeels leeg voordat hij boven de container hangt.

Je kan de plaat waarmee je de kliko oppakt iets hoger maken dan de kliko en aan de zijkanten uitrusten met opstaande kanten. Het vuil valt dan netjes via de plaat in de container.

Bedankt voor de reacties.
 
Ik was al aardig op weg en zat gelukkig al in de goede richting.
Ik heb alleen de uitwerking op een iets andere manier berekend maar de uitkomst is gelijk.
 
basisgegevens:
 
Kliko gevuld = 100 kg
arm = 1 m
Hoek om te kantelen = 135 gr
snelheid = 0.8 m/sec
 
Uitwerkingen:
 
Koppel = (100*9,81)*1 = 981 N
Vermogen = 981*0,8 = 785 W
 
Afgelegde cirkelboog = 135gr*(2*pi/360gr)*1 = 2,356 m
Afgelegde hoek =2356/1 = 2,36 rad
toerental kantelaar = (0,8*60)/1 = 7,64 rpm
Hoeksnelheid = (7,64*2*pi)/60 = 0,8 rad/sec
Tijd van 1 beweging = 2,36/0,8 = 3 sec
 
Nu heb ik een vermogen die ik nodig zou hebben om deze beweging te maken alleen heb ik nog te maken met een kettingoverbrenging en een reductor die ik moet berekenen incl het rendement.
Deze heb ik volgens de volgende berekeningen uitgewerkt.
 
basis gegevens 2:
 
Rendement reductor = 0,9
Rendement ketting = 0,9 
Tandwiel A1 = 12 t
Tandwiel A2 = 30 t
Tandwiel B2 = 12 t
Tandwiel B2 = 30 t
Vermogens factor K = 1,5
Toerental Motor bij 50 Hz = 1455 rpm (1500 rpm - 3%)
 
Overbrenging verhouding ketting
i ketting = A2/A1*B2/B1 = (30/12)*(30/12) = 2,5*2,5 = i = 6,25 
 
Totaal rendement ketting = 0,9*0,9 = 0,81
 
Last koppel motoras
T last = Koppel/(i ketting*rendement ketting) = 981 / (6,25*0,81) = 193,8 Nm
 
Last vermogen motoras
P last = vermogen / reductor rendement = 785 / 0,9 = 872,2 W
 
Nominaal motor vermogen
= P last * factor K = 872,2 * 1,5 = 1308 W = 1,3 kW
 
Uitgaand toerental Motor
rpm motor = i ketting * toerental kantelaar = Reductie Motor 6,25 * 7,64 = 47,75 rpm
 
Reductie motor
i motor = toerental motor / uitgaand toerental motor = 1455 / 47,75 = 30,47 = i motor
 
Vraag: Doordat ik het vermogen van de motor aardig hoog vind zou ik deze willen verkleinen klopt het dat als ik de snelheid kleiner maak bv 0,4 m/sec dat mijn vermogen van mijn motor kleiner wordt?
Ik wil namelijk niet boven de 0,75 kW uitkomen.
 
P.S.
 

Michel Uphoff

Geplaatst op 07 februari 2018 - 17:15

De kliko zelf heeft natuurlijk een diameter, van laten we eens zeggen 60 cm. Het zwaartepunt zit zo ongeveer in het centrum van de kliko, dus op ongeveer 1,3 meter van het scharnierpunt.

 
 
Michel het klopt dat ik nog rekening moet houden met de kliko afmetingen bedankt dit ga ik meenemen.
 

Dat klopt. Halveer je de rotatiesnelheid, dan halveer je ook het benodigde vermogen.
 
Ondanks het correcte wattage, klopt jouw vermogensberekening niet.
 
Wil je een omloopsnelheid van 0,4 m/s halen, dan bereik je bij een straal van 1,3 meter (dus inclusief de straal van de kliko) een toerental van 2,9 rpm (1 per 20,5 seconden). Bij een toerental van 1455 rpm voor de motor heb je dus in totaal een overbrengingsverhouding van 1:502 nodig. Dan is een motor met ingebouwde reductiekast de meest zinnige oplossing, eventueel aangevuld met een extra tandwieloverbrenging. De duur tussen optillen en uitstorten wordt dan (135/360*20,5s) = 7,7 seconden (plus weer 7,7 seconden voor de terugweg).
 
Het benodigde minimale vermogen is hierbij (P = T x n / 9549) 1275 * 2,9 / 9549 = 0,39 kW. Omdat er natuurlijk de nodige wrijving is, zou je met 700 á 800 Watt wel uit kunnen komen.

Michel Uphoff schreef: Dat klopt. Halveer je de rotatiesnelheid, dan halveer je ook het benodigde vermogen.
 
Ondanks dat je in de buurt komt van het correcte wattage, klopt jouw vermogensberekening niet.
 

 
Michel waarom klopt mijn vermogens berekening niet?
 
Ik was vanaf het begin al van plan om een motor met reductor te gaan gebruiken. Op dit moment wordt de kantelaar geproduceerd en heb gekozen om een dubbele ketting aandrijving (zoals aangegeven) en een motor met reductor met een i van 100. hierdoor zal de snelheid iets afnemen maar dat maakt niet uit. 
 
Bedankt voor de hulp allemaal ik heb hier veel aan gehad.

Michel Uphoff schreef: Overigens, als dit werkelijk uitgevoerd moet gaan worden, dan zal je nog iets moeten verzinnen voor het dichthouden van het deksel. Die kliko loopt nu grotendeels leeg voordat hij boven de container hangt.

In veel gemeentes hebben ze tegenwoordig vuilnisauto's met automatische zijlader. Daarbij wordt de kliko eerst zo rechtstandig mogelijk opgetild en pas gekanteld als hij boven het stortgat hangt.
Hier een filmpje wat laat zien hoe dat in zijn werk gaat: https://youtu.be/z_ZFJ6WNPZU
Het mechanisme is wel wat ingewikkelder dan een simpele zwaaiarm.

Michel waarom klopt mijn vermogens berekening niet?

Koppel = (100*9,81)*1 = 981 N

Vermogen = 981*0,8 = 785 W

 
Ondanks de goede uitkomst in cijfers, is de weg naar de oplossing niet correct. Omdat je met een arm van 1 meter rekent, is de uitkomst in cijfers toevallig goed. Maar de dimensies kloppen niet.

 

Er zijn twee manieren om tegen dit probleempje aan te kijken:

- De weg die ik bewandelde via het koppel en toerental (zie voorgaande berichten).
- Uitgaan van het gegeven dat de maximale kracht alleen bij het het van de grond komen van de kliko geleverd wordt en een al vaststaande tilsnelheid. Dat levert een eenvoudiger berekening van de massa, kracht en snelheid op, waarin de lengte van de arm en dus het koppel niet voorkomen.

 

Wat jij doet, is een combinatie van de twee maken:

Koppel = (100*9,81)*1 = 981 N schrijf je. Newton is geen koppel, maar een kracht. Dimensioneel is de uitkomst van dit sommetje: 100 kg * 9,81 m/s² * 1 m = 981  kgm²/s² dus Nm (en dat is wel een koppel).
 
Vervolgens schrijf je: Vermogen = 981*0,8 = 785 W
Maar dimensioneel staat hier: 981 kgm²/s² * 0,8 m/s = 785 kgm³/s³ en dat zijn geen Watts (juiste dimensie Watt is kgm²/s³).
 
Je moet in jouw berekening die meter armlengte weglaten, want wat je berekent is: Wat is het benodigde vermogen om een massa van 100 kg pal tegen de zwaartekracht in een snelheid van 0,8 m/s te geven. Daar komt helemaal geen arm, geen koppel bij kijken.
 
We krijgen dus: kracht = 9,81 m/s² * 100 kg = 981 kgm/s² (N). En het vermogen is 981 kgm/s² * 0,8 m/s = 785 kgm²/s³(Watt).
 
Was de arm bijvoorbeeld 2 meter geweest, dan houd jouw foutieve berekening 1566 ipv de correcte 785W opgeleverd.
 
Zo duidelijker?