Spindelantrieb auslegen

Technik Mechanik & Konstruktion
#1

Hallo,
ich brauch Hilfe bei der Auslegung eines Spindelantriebs. Habe zwar schon etwas dazu gerechnet, allerdings kann ich mir nicht vorstellen dass meine Werte stimmen. Habe wohl einen oder mehrere Formeln falsch?!
Folgende Problematik: Eine Spindel soll eine Last heben und ist dazu senkrecht ausgerichtet. Den Aufbau habe ich als Zugspindel (E335) hinbekommen. Die zu hebende Last beträgt 100kN, der Hubweg 3500mm. Die Hubgeschwindigkeit sollte etwa 0,175m/min betragen, sodass der Vorgang nach etwa 20min abgeschlossen ist.
Mit diesen Werten habe ich eine Spindel Tr 36 x 6 errechnet. Weiterhin brauche ich nun die Leistung des Motors mit Antriebsdrehmoment. Mein Ergebnis ist P=234W. Da mit aber ein ähnliches Hubsystem mit einem 5kW Motor bei geringerer Last bekannt ist nehme ich an dass ich einen gravierenden Fehler habe :wink:
Ich hoffe alles ausreichend beschrieben zu haben und harre eurer Antworten. Vielen Dank schonmal!

Gruß
Marcel

#2

Hallo,

Antriebsdrehmoment. Mein Ergebnis ist P=234W. Da mit aber ein
ähnliches Hubsystem mit einem 5kW Motor bei geringerer Last
bekannt ist nehme ich an dass ich einen gravierenden Fehler
habe :wink:

Wenn du noch Wirkungsgradverluste einrechnest, könnte ein o,5 kW- Motor ausreichen.

Gruß:
Manni

#3

PS: Die Zugspannung in der Spindel ist m.E. viel zu hoch.
Nimm mal so 800 kp/cm² an u. rechne dir den Spindel- Durchmesser aus.

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#4

PS: Die Zugspannung in der Spindel ist m.E. viel zu hoch.

Den Spindeldurchmesser habe ich mit A>(F/sigma-z) berechnet wobei ich sigma-z mit sigma-zdW/2 angenommen habe (Roloff Matek, 18. Auflage Seite 260). Dann Durchmesser über gängige Formel ergibt d=27,7mm. Nächst höherer Wert ist dann 32,5mm für Tr 36x6 im Tabellenbuch Metall.

Im ersten Beitrag hatte ich übrigens noch mit einem falschen Wert gerechnet. So ist mein Rechenweg:

  1. Spindel bestimmen, s.o.
  2. Antriebsdrehmoment Md = (F*p)/(2000*pi*eta) habe eta mit 0,8 angenommen. Ergibt Md = 117Nm
  3. Antriebsleistung Pa = (Md*n)/9550 mit n=0,486 1/s aus n=v/p
    Ergebnis wäre dann Pa=0,00595W

Wo habe ich jetzt den Formel- oder Einheitendreher? Ist sicherlich banal aber ich habe gerade nicht mehr wirklich den Überblick…
Was mir gerade noch einfällt: stimmt vor Allem das mit der Drehzahl? Weil ich habe ja nur die von der Spindel. Aber was wäre eine gängige Motordrehzahl?

Vielen Dank nochmals
Marcel

#5

Hallo,

Folgende Problematik: Eine Spindel soll eine Last heben und
ist dazu senkrecht ausgerichtet. Den Aufbau habe ich als
Zugspindel (E335) hinbekommen. Die zu hebende Last beträgt
100kN, der Hubweg 3500mm. Die Hubgeschwindigkeit sollte etwa
0,175m/min betragen, sodass der Vorgang nach etwa 20min
abgeschlossen ist.

Also ist die Arbeit W = 100kN x 3,5m = 350kNm = 350kJ = 350kWs
Ohne Beachtung des Wirkungsgrades, müßte also die Leistung:
P = 350kWs/(20x60)s = 350.000Ws/1200s = ca. 291W sein.
(hoffe, ich habe mich nicht verrechnet)

Da bei so einer langsamen Bewegung keine große Beschleunigung auftritt,
muß dafür nicht extra Leistung sein.
Mit Reibung würde ich mal ca. 500…600W als ausreichend ansehen.
Klar, wenn ein Motor kanpp an der Grenze arbeitet, ist die Zuverlässigkeit
nicht so toll. Also eher 0,8…1kW.

Drehmoment an der Motorwelle ist stark von der Drehzahl abhängig.
Da wir nicht wissen, wie du die Spindel antreiben willst (Getriebe?)
kann man da nix sagen.

Mit diesen Werten habe ich eine Spindel Tr 36 x 6 errechnet.
Weiterhin brauche ich nun die Leistung des Motors mit
Antriebsdrehmoment. Mein Ergebnis ist P=234W. Da mit aber ein
ähnliches Hubsystem mit einem 5kW Motor bei geringerer Last
bekannt ist nehme ich an dass ich einen gravierenden Fehler habe :wink:

Oft wird auch aus Angst heftig überdimensioniert, oder der andere
Antrieb ist viel schneller oder der 5kW-Motor war eben gerade übrig?
5kW Nennleistung bedeutet ja nicht, das der die auch immer braucht.
Gruß Uwi

#6

Hallo Marcel,

  1. Spindel bestimmen, s.o.
  2. Antriebsdrehmoment Md = (F*p)/(2000*pi*eta) habe eta mit
    0,8 angenommen. Ergibt Md = 117Nm
  3. Antriebsleistung Pa = (Md*n)/9550 mit n=0,486 1/s aus n=v/p
    Ergebnis wäre dann Pa=0,00595W

Wo habe ich jetzt den Formel- oder Einheitendreher? Ist
sicherlich banal aber ich habe gerade nicht mehr wirklich den
Überblick…
Was mir gerade noch einfällt: stimmt vor Allem das mit der
Drehzahl? Weil ich habe ja nur die von der Spindel. Aber was
wäre eine gängige Motordrehzahl?

Du musst ein Getriebe vorschalten.
Schau dir mal meinen Vorschlag an.
Ich würde keinen Spindelantrieb wählen.

http://www.pic-upload.de/view-5238639/Save0109.jpg.html
http://www.pic-upload.de/view-5238645/Save0110.jpg.html

Gruß:
Manni

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#7
  1. Antriebsleistung Pa = (Md*n)/9550 mit n=0,486 1/s aus n=v/p
    Ergebnis wäre dann Pa=0,00595W

Wo habe ich jetzt den Formel- oder Einheitendreher? Ist
sicherlich banal aber ich habe gerade nicht mehr wirklich den
Überblick…

Die Formel P=M*n/9550 gilt nur für:
Drehzahl in 1/Minute
Drehmoment in Newtonmeter
Leistung in Kilowatt

Richtige Formel P=2pi*n*M
P=2 * 3,14 * 0,486 1/s * 117 Nm
P = 357Nm/s = 0,357kW

Habe auch mal kurz im Mädler-Katalog nachgeschaut. Eine Mutter Tr 52x8 mit Länge=1,5d hat eine statische Belastbarkeit von 102,9kN (ohne Sicherheit). Tr 70x10 hat 211,3kN (größte im Katalog)