vraag over hefboom krachten

[pawarana]

Mijn Zoon zit nog de komende jaren op een kleine kamer waar de ruimte snel vol is met een tweepersoonsbed.
Nu ben ik bezig met een (Murphy of wallbed) die ik wil laten werken door 2 elektrische actuators met een (duw) kracht van elk 1000N.
Ik wil voor het bedframe een metalen spiraalbedebodem gebruiken van 140 x 200 die ik al heb.

Ik heb al wat testen gedaan met actuators met een uitschuif lengte van 300 mm, die ik tekort vond om het frame van horizontaal naar verticaal te krijgen (met de afmetingen waar ik later op terug kom met de maat gegevens).
Heb na die testen ook nog 2 andere actuators gekocht, deze hebben ook een kracht van 1000N en een uit schuiflengte van 350 mm.
De spiraalbodem frame weegt in totaal 37 kg.

Het matras weegt met dekbed weegt ongeveer 30 kg
Totaal is dit 67 kg.
De actuators drukken samen 200kg (1000N p/s) en wil ik misschien laten helpen met 2 (of meer) gespannen veren van 160 mm op het uiteinde aan de onderkant van het bedframe waar de actuators drukken op de bovenkant van het spiraalbodem frame (zie tekening).

Voor het scharnier mechanisme gebruik een ronde 15 mm koudgewalste staf die ik met 3 kogellager kussen blokken (per zijde) wil laten bewegen (en eventueel 1 of 2 in het midden).

Per zijde van het bedframe komen dus twee kogellager kussen blokken op een voet poot met daar tussen in een kogellager kussen blok die ik aan het bedframe monteer.
De afstand van de kop kant naar het kantel mechanisme mag maximaal 400 mm zijn en moet minimaal 250 a 300 mm zijn i.v.m. dikte matras en dekbed.
Ik heb dus :
* 4 actuators, waarvan 2 x 300mm (in 425 mm * uit 725 mm) zijn en 2 van 350 mm ( in 485 mm * uit 835 mm)
* Ronde staf 15 koudgewalst (extra sterk)
* 6 kogellager kussen blokken 15 mm
* 2 veren 160 mm lengte en 2 mm dik (kan er nog meer bestellen en bij plaatsen)

Mijn vragen zijn:
Hoeveel mm van het einde moet ik mijn scharnier constructie plaatsen om het frame van horizontaal naar verticaal 90 graden te krijgen met de actuator en welke actuator lengte (die 300mm of 350mm)?
(De maximale lengte waar het scharnierpunt is dus 400 van uiteinde/kopse kant van frame en hoe dichterbij bij die 400 zijn de krachten minder om het frame te laten kantelen uiteraard.)
En werkt dit met de krachten, ik heb nog niet kunnen testen met matras en spiraalbodem frame?

MvrGr. Marcel

[CoenCo]

Check 1 is of in een perfecte situatie de set actuators genoeg energie kan leveren.
Het zwaartepunt van het bed gaat ca (2m/2)-40cm= 60cm omhoog.
De energie die daarvoor nodig is, is 0,6m * 670N = 400Nm = 400Joule

De set lange actuators kan 2000N *0,35m = 700Nm = 700Joule leveren.
700>400. Dus als we ze efficiënt inzetten, zou dat genoeg kunnen zijn.

Check 2:
Als het bed horizontaal staat, en de actuator ongeveer vertikaal. Dan zit het zwaartepunt ca 60cm links van het scharnier, en de actuator circa 35cm/wortel(2)=25cm rechts van het scharnier. (We nemen de lengte van de actuator en delen dit door wortel 2 omdat hij uitgeschoven ongeveer onder 45 graden staat). De benodigde kracht is dan F = 650N*0,6m / 0,25m = 1560N. 1560<2000. Dus ook dat komt goed.

Dan is het nu zaak om het bed op schaal te tekenen, in de open en gesloten toestand. Teken vanaf een punt ca 25cm rechts van het scharnier in de gesloten toestand een cirkel met radius gelijk aan lengte uitgeschoven actuator. En in de open stand vanaf datzelfde punt een cirkel met de radius van de ingeschoven lengte. Waar de cirkels snijden, moet het vaste bevestigingspunt komen. Waarbij je een beetje kan/moet schuiven zodat in de open stand de actuator ongeveer vertikaal komt.

Het kan handig zijn om net niet de gehele lengte van de actuator te gebruiken. Dan heb je nog wel stelruimte in het werk. Mits je een electrische eindstop in kan stellen.