Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Zugkraft berechnen


von Stefan M. (Firma: keine) (smy76)


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Hallo liebe Leute,
habe eben einen motor geschenkt bekommen mit dem ein Theatervorhang 
aufgezogen wurde, jedoch weiss ich nicht ob der motor auch 2 leichte 
Schiebetüren ziehen könnte.
Jetzt wollte ich das anhand der Daten die auf dem motor stehen 
berechnen.

Nur WIE? Mit welcher Formel???

Das steht auf dem Motor:

1-Ph~  220V~  1,4/0,85A   KB 4Min    P1= 310/170W  <- 2600/1400 min-1
                                                   ->

50 Hz       C= 2x12µF(380V)


Hoffe das mir jemand helfen kann!!!

Danke schon mal im Voraus

Lg Stefan

von ArnoR (Gast)


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P=M*n, Leistung und Drehzahl hast du, jetzt kannst du das Drehmoment 
berechnen. Mit dem Wellendurchmesser dann die Kraft.

von Stefan M. (Firma: keine) (smy76)


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Danke für die schnelle Antwort... doch leider habe ich noch vergessen zu 
sagen das ich nicht viel Ahnung mit Elektronik habe.

P= Leistung     n= drehmoment?    M= ??

Die Leistung ist am Anfang 170 dann 310 Watt richtig?

der Drehmoment zu erst 1400 dann 2600?

von ArnoR (Gast)


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n=Drehzahl (in 1/sek!), M=Drehmoment, Leistug 310W bei 2600U/min bzw. 
170W bei 1400U/min.
Hat alles nichts mit Elektronik zu tun.

von Gelöscht (kami89)


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Um die Zugkraft auszurechnen musst du erstmal wissen wie du den Motor 
mit der Schiebetüre verbindest (Mechanisch).

Du kannst mit dem kleinsten Motor eine Schiebetüre öffnen, das ist nur 
eine Frage der Übersetzung.

Mit welcher Geschwindigkeit soll denn die Türe aufgehen? Ich denke das 
wäre momentan die wichtigste Frage. Dann kann man die Übersetzung 
berechnen und somit die notwendige Zugkraft.

Weisst du schon wie hoch die Zugkraft denn sein muss, damit die Türe 
sich bewegt? Haftreibung?

mfg

von ArnoR (Gast)


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Urban B. schrieb:
> Mit welcher Geschwindigkeit soll denn die Türe aufgehen? Ich denke das
> wäre momentan die wichtigste Frage. Dann kann man die Übersetzung
> berechnen und somit die notwendige Zugkraft.

Nein, es ist genau umgekeht, weil der Motor ja schon da ist. Man kann 
jetzt aus den Motordaten nur noch die notwendige Untersetzung und die 
Öffnungszeit berechnen.

von J.-u. G. (juwe)


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Wenn es nicht gerade eine riesiges Fabriktor ist, halte ich einen Motor 
mit 300W Leistung für den Betrieb einer Schiebetür eher für 
überdimensioniert.

von asdf (Gast)


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theoretisch kannst du mit jedem noch so schwachen motor ganze felszüge 
versetzen, wär da nicht die reibungskraft.

von Gelöscht (kami89)


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ArnoR schrieb:
> Urban B. schrieb:
>> Mit welcher Geschwindigkeit soll denn die Türe aufgehen? Ich denke das
>> wäre momentan die wichtigste Frage. Dann kann man die Übersetzung
>> berechnen und somit die notwendige Zugkraft.
>
> Nein, es ist genau umgekeht, weil der Motor ja schon da ist. Man kann
> jetzt aus den Motordaten nur noch die notwendige Untersetzung und die
> Öffnungszeit berechnen.

OK das wäre noch besser, nur bräuchte man dann erstmal die Strecke, die 
die Türe zurücklegen muss, und die Zeit die sie dafür brauchen soll. 
Oder anders gesagt einfach meine bereits erwähnte Geschwindigkeit, da 
v=s/t...

> ...weil der Motor ja schon da ist...
Die Türe ist bestimmt auch schon da ;-)

von MoritzS (Gast)


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Wie du hoffentlich auch selber bemerkt hast, sind in den Daten keine 
Infos über die mechanische Belastbarkeit enthalten.
Da du aber ebenso wenig angibst, um was für Schiebetüren es sich 
handelt, (Gewicht?, benötigte Kraft, ...) kann man Dir nur den richtigen 
Denkanstoß geben.

* Welche Kraft F (in N) wird um Bewegen der Schiebetür benötigt?
* um welche Strecke s (in m) muss die Schiebetür bewegt werden?
benötigte Arbeit (auch Energie) ist dann W = F * s (in J)

* In welcher Zeit t (in s) muss die Tür geöffnet werden?
benötigte mechanische Leistung P_mech = W / t (in W)

Rechne dann mit einem Motorwirkungsgrad von 85-95% und du hast die 
benötigte elektrische Leistung:
P_el = 1/(0.85) * P_mech

Von der ganzen Formeltheorie abgesehen wirst du bei 
1400/2600Umdrehungen/Minute wirst du wohl ein Getriebe brauchen :)

Ich hoffe, das reicht Dir an Formeln.

von ArnoR (Gast)


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Urban B. schrieb:
> OK das wäre noch besser, nur bräuchte man dann erstmal die Strecke, die
> die Türe zurücklegen muss, und die Zeit die sie dafür brauchen soll.
> Oder anders gesagt einfach meine bereits erwähnte Geschwindigkeit, da
> v=s/t...

Nein, Die Leisung des Motors bestimmt, in welcher Zeit man eine Strecke 
mit einer bestimmten Kraft bewältigen kann. Du versuchst immer Ursache 
und Wirkung zu vertauschen.

von Stefan M. (Firma: keine) (smy76)


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Also die Türen sind noch nicht da

entweder mache ich diese mit Regipsplatten oder mit Holzplatten 
(Spannplatten) wenn die Maschine soviel Kraft hat.

Das wollteb ich berechnen sonst mache ich nur eiunen Vorhang hin was 
aber nicht mein Ziel ist.

Die Zeit für das öffnen der Türe ist nicht so wichtig.

Der Moter ist ca 35 cm lang und 10 cm Breit bzw 8 cm Hoch..... also 
nicht Überdimensionales

von ArnoR (Gast)


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Die Maße des Motors sind nebensächlig. Der normale Mensch kann eine 
Spitzenleistung von ca. 1kW für etwa 1Sek und eine Dauerleistung von 
etwa 100W aufbringen. Damit solltest du ein Gefühl für die notwendige 
Leistung bzw. Öffnungszeit bekommen.

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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ArnoR schrieb:
> P=M*n

Nicht ganz:

  P = M · ω = M · 2π · n

Um das Drehmoment des Motors zu berechnen, braucht man aber nicht nur
die Werte für Leistungsaufnahme und Drehzahl, sondern auch noch den
Wirkungsgrad, bei dieser Drehzahl.

Die 170 W und 2600 min¯¹ könnten die Daten im Leerlauf sein, die 310 W
und 1400 min¯¹ die Daten bei Nennbelastung. Angenommen, der Wirkungsgrad
bei 1400 min¯¹ wäre 80%, ergäbe das ein Drehmoment von

  M = 310 W · 80% / (2π · 1400 min¯¹ / 60 s·min¯¹) = 1,7 Nm

Aber wie Urban schon angemerkt hat, hängt die Kraft, die auf die
Schiebetüren wirkt, noch von der mechanischen Umsetzung der Dreh- in
eine Linearbewegung ab.

Mal anders herum gerechnet: Du möchtest die Türen mit 0,5 m/s öffnen.
Angenommen, das Getriebe und der Zahnriemenantrieb haben zusammen wie
der Motor einen Wirkungsgrad von 80%, ergäbe das eine Kraft von

  F = P / v = 310 W · 80% · 80% / (0,5 m/s) = 397 N

Damit lässt sich auch eine relativ schwere Tür mit genügend Reserven
öffnen.

Stefan Mylo schrieb:
> Der Moter ist ca 35 cm lang und 10 cm Breit bzw 8 cm Hoch..... also
> nicht Überdimensionales

Schau dir mal die vergleichsweise zierlichen Motörchen in Supermarkt-
türen an :)

von Karl H. (kbuchegg)


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Stefan Mylo schrieb:
> Also die Türen sind noch nicht da
>
> entweder mache ich diese mit Regipsplatten oder mit Holzplatten
> (Spannplatten) wenn die Maschine soviel Kraft hat.

Mach dir doch nicht ins Hemd.

Die Platte ist doch oben an Rollen aufgehängt, die in einer Schiene 
laufen. Die kann ein 3 jähriges Kind mit einer Hand aufschieben. (ich 
geh mal von einer Platte in der Größe einer Kleiderschranktür aus).
Die kannst du mit einem Lego-Motor aufmachen, der an einer Schnur zieht, 
die er auf seiner Spindel aufwickelt. Das bischen Rollreibung schafft 
der allemal.

von ArnoR (Gast)


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Yalu X. schrieb:
> 1,7 Nm
> Mal ander herum gerechnet: Du möchtest die Türen mit 0,5m/s öffnen.
> F = P / v = 310 W · 80% · 80% / (0,5 m/s) = 397 N

Auch du vertauschst Ursache und Wirkung. Das Drehmoment und die Drehzahl 
des Motors (bzw. die Leistung) bestimmen mit der auftretenden Kraft die 
Geschwindigkeit. Die kann man nicht mehr frei wählen!

von J.-u. G. (juwe)


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ArnoR schrieb:
> Auch du vertauschst Ursache und Wirkung. Das Drehmoment und die Drehzahl
> des Motors (bzw. die Leistung) bestimmen mit der auftretenden Kraft die
> Geschwindigkeit. Die kann man nicht mehr frei wählen!

Selbst nicht besser:)

Bei gegebenem Drehmoment und Drehzahl sowie gewünschter Geschwindigkeit 
wird die Tür so konstruiert, dass die benötigte Kraft aufzuwenden ist.

von Stefan M. (Firma: keine) (smy76)


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Die Dimensionen habe ich nur mitgeteilt weil Juwe von Fabriktor sprach 
;-)

Habe gerade noch 1 Bild vom Motor und Schiene gemacht..... könnt ja mal 
schauen....

Denke also das es kein roblem ist Die Schiebetüren zu bewegen, der Motor 
scheint stark genug zu sein sowie Ihr berechnet habt.

Oder lieg ich da falsch?

von J.-u. G. (juwe)


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Stefan Mylo schrieb:
> Denke also das es kein roblem ist Die Schiebetüren zu bewegen, der Motor
> scheint stark genug zu sein sowie Ihr berechnet habt.
>
> Oder lieg ich da falsch?

Wie gesagt, ich halte den Motor für überdimensioniert. Möglicherweise 
findest Du etwas kleineres.

von Stefan M. (Firma: keine) (smy76)


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Danke euch allen

1000000000000000000 Dank

habt mir wirklich geholfen.

Mache mich in den nächsten Tagen an die Arbeit und baue die 
Schiebetüren.

Wenn der Motor zu stark ist dann muss ich wohl einen kleineren holen 
oder versuche das mit einer anderen Übersetzung bzw mit einem Regler zu 
steuern.

also Danke nochmals und schönen Abend noch.

Lg Stefan

von Karl H. (kbuchegg)


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Stefan Mylo schrieb:

> Denke also das es kein roblem ist Die Schiebetüren zu bewegen, der Motor
> scheint stark genug zu sein sowie Ihr berechnet habt.

Das hängt in erster Linie davon ab, wie die Tür geführt wird und wie 
schwer sie ist.

Habe im letzten Sommer einen Ikea-Billy mit Schiebetüren zusammengebaut. 
Und diese Türen sind richtig schwer. Alleine ist das schon anstrengend, 
die in die Führungen einzusetzen.
Aber wenn die Tür erst mal hängt und die Rollen in den Schienen sind, 
dann genügt ein Stoss mit dem kleinen Finger und die Tür rollt ganz 
alleine bis ans andere Ende der Schiene und kracht dort in den 
Fangmechanismus.

von ArnoR (Gast)


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J.-u. G. schrieb:
> Bei gegebenem Drehmoment und Drehzahl sowie gewünschter Geschwindigkeit
> wird die Tür so konstruiert, dass die benötigte Kraft aufzuwenden ist.

Der war echt gut. Wenns mit dem vorgegebenen Motor zu leicht/schnell 
geht, konstuieren wir noch etwas Reibung hinein.

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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ArnoR schrieb:
> Yalu X. schrieb:
>> 1,7 Nm
>> Mal ander herum gerechnet: Du möchtest die Türen mit 0,5m/s öffnen.
>> F = P / v = 310 W · 80% · 80% / (0,5 m/s) = 397 N
>
> Auch du vertauschst Ursache und Wirkung. Das Drehmoment und die Drehzahl
> des Motors (bzw. die Leistung) bestimmen mit der auftretenden Kraft die
> Geschwindigkeit.

Das war vielleicht schlecht formuliert. Die 397 N wirken natürlich nicht
auf jeden Fall, sondern sind die maximal zur Verfügung stehende Kraft.
Aber genau die ist es, auf die es bei der Dimensionierung der ganzen
Anlage ankommt.

Für das geplante Vorhaben mit den Rigips- oder Spanplattentüren ist der
Motor jedenfalls stark genug, um sie sogar kaputt zu öffnen :)

Ich würde allein schon aus Sicherheitsgründen auch eher einen Motor
einer um den Faktor 5 bis 10 kleineren Leistungsklasse nehmen.

von J.-u. G. (juwe)


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Stefan Mylo schrieb:
> Wenn der Motor zu stark ist dann muss ich wohl einen kleineren holen

Richtig so. Und mit dem 300W Motor baust Du Dir dann einen Treppenlift. 
:)

von Stefan M. (Firma: keine) (smy76)


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Ja und wie Gross Lang darf dann der Treppenlift sein;-) hahaha...

Ist ja schon Gut ich habs kappiert der Motor ist stark .... eehhhmmm zu 
stark so wars.

Komisch nicht zustark für einen theatervorhang aber für 2 Schiebetüren 
:-((

von J.-u. G. (juwe)


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ArnoR schrieb:
> Der war echt gut. Wenns mit dem vorgegebenen Motor zu leicht/schnell
> geht, konstuieren wir noch etwas Reibung hinein.

Das wäre die phantasielose Variante. Man könnte die überschüssige 
Leistung aber auch sinnvoller einsetzen. Beispielsweise für den Betrieb 
eines Zimmerspringbrunnens.:)

von MoritzS (Gast)


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Vertu dich mal nicht. Der Stoff von so nem Vorhang kann gut und gern 
seine 10kg und mehr wiegen. Eine Bühne ist ja recht hoch, dann recht 
breit und der Stff muss dick (da lichtdicht) sein. Da wird man schon so 
einiges an Leistung brauchen.
</unqualifizierter Schätzmodus>

Du sagst immer noch nicht, welche Zeit du fürs Öffnen veranschlagst. 
Ganz abgesehen von regelungstechnischen Fragen, die beim schnellen 
Öffnen/Schliessen auftreten, brauchst Du bei schnellen Vorgängen mehr 
Energie und durch die Trägheit auch mehr Leistung.

Wo ist eigentlich das versprochene Bild?

von J.-u. G. (juwe)


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Stefan Mylo schrieb:
> Komisch nicht zustark für einen theatervorhang aber für 2 Schiebetüren
> :-((

In der Tat kostet es mehr Kraft einen schweren Vorhang voll aufzuziehen, 
als eine auf Rollen gelagerte Schiebetür (in der von Dir benötigten 
Größe) zu bewegen.

von Jens G. (jensig)


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Ihr fangt falsch an.
Der Motor (mit Getriebe) muß quasi aus dem Stillstand heraus die 
Haftreibung all er mechanischen Dinge überwinden. D.h. bei n=0 muß er 
schon wie ein Anlasser ein bestimmtes Drehmoment erzeugen, um die Tür 
überhaupt in Bewegung versetzen zu können. Alles andere ist dann nur 
reine Berechnung nach den Formeln, die ihr genannt habt.
Das Anfangsdrehmoment wird dann aus der Kraft berechnet, die zum 
"Anschieben" der Tür nötig ist - entsprechend ist dann das das Getriebe. 
Und diese Kraft sollte man dann um Faktor x größer ansetzen, damit der 
Antrieb nicht wegen jedem Staubhäuflein stecken bleibt.
Also Kraft zum "Anschieben" ermitteln, mal Faktor x zur Sicherheit, dann 
via Hebelverhältnis von linearer Kraft auf nötiges Drehmoment umrechnen. 
Mögliches Anfangsdrehmoment des Motors errechnen/ermitteln, und aus 
nötigem/möglichem Drehmoment die Getriebeübersetzung errechnen.
Wenn es noch Wünsche bezüglich Geschwindigkeit geht, dann kann man noch 
die nötigen Rechnungen nach obigen Formeln durchgehen, um evtl. 
festzustellen,. ob man damit schnell genug ist (also Leistung)

von Karl H. (kbuchegg)


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Stefan Mylo schrieb:

> Komisch nicht zustark für einen theatervorhang aber für 2 Schiebetüren
> :-((

2 Packungen Waschpulver auf einmal in den Kofferraum heben, ist ganz 
schön anstrengend.
Aber mit einem Klavier, das man auf ein Skatebord stellt (ok, 3 
Skatebord) kannst du ohne Probleme kilmeterweit durch die Gegend fahren.


Du hast Rollen! Die tragen die Tür. Du musst nur die Rollreibung (und 
die Haftreibung beim Anfahren) überwinden.

von Stefan M. (Firma: keine) (smy76)


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Die Zeit ist mir relativ egal die schiene ist 6 Meter lang

und das Bild kriege ich irgendwie nicht hochgeladen

von Stefan M. (Firma: keine) (smy76)


Angehängte Dateien:

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So die Bilder sind als Anhang drauf

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Stefan Mylo schrieb:
> So die Bilder sind als Anhang drauf

Achso, das ist ja schon ein komplettes Schiebsystem. Du kannst es ja mal
anschließen und die Kraft messen (oder zumindest fühlen). Wenn die Kraft
aber so groß ist, dass man mit der Tür Knochen brechen kann, würde ich
das Ding nicht einsetzen. Beim Vorhang, wofür es ursprünglich gedacht
war, hat man dieses Sicherheitsproblem nicht.

von Karl H. (kbuchegg)


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Yalu X. schrieb:

> das Ding nicht einsetzen. Beim Vorhang, wofür es ursprünglich gedacht
> war, hat man dieses Sicherheitsproblem nicht.

Vorhänge sind auch meistens bei weitem nicht so reibungsarm gelagrt. 
Sieh dir mal die windigen Vorhanghäkchen an. Eine ordentliche 
Schiebetüraufhängung ist anders. Und in so etwas würde ich auch 
investieren, denn dieses halbe Millimeter verbeultes Blech, na ich weiß 
nicht.

von Hunt W. (hunt_work_er)


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was ist denn da für ein "Stecker" am Motor? bzw. wie wird dieser mit 
Strom vesorgt?

von Stefan M. (Firma: keine) (smy76)


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der wird mit einem Schalter gesteuert auf und zu.

der scaltet sich automatisch ab..... am ende ist je ein Kontakt zum 
abschqalten

von J.-u. G. (juwe)


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Stefan Mylo schrieb:
> am ende ist je ein Kontakt zum
> abschqalten

Dann kann es aber schon zu spät sein.

Jetzt mal ernsthaft: Ohne Sicherheitsabschaltung bei zu hohem 
mechanischem Widerstand solltest Du mit diesem Konstrukt keine massive 
Schiebetür betreiben.

von Andreas K. (derandi)


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Mir fällt der Name grad nicht ein, aber das dürfte ein 3-Phasen-Stecker 
sein. War glaub ich was mit P am Anfang...

von Stefan M. (Firma: keine) (smy76)


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Also ich schließe Morgen mal den Motor an und schaue mal was da für eine 
Kraft ausgeübt wird .....

... dann bin ich bestimmt auch was schlauer ;-)

von Andreas K. (derandi)


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Hm, dachte das sei ein Perilex-Stecker, aber das sieht doch irgendwie 
anders aus...

von Gelöscht (kami89)


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Warum teilst du uns nicht gleich von Anfang an mit, um was es sich da 
genau handelt?

Hier rechnen dir zig Leute vor, wie man die Reibung der Rollen, den 
Wirkungsgrad eines (vermeindlich) nicht vorhandenen Getriebes usw. 
einberechnet. Es wird dir empfohlen ein Getriebe zu verwenden und viele 
andere Tipps bekommst du.

Schlussendlich postest du ein Foto wo man feststellen muss, dass das ein 
komplettes System inkl. Übersetzung in die Linearbewegung ist. Nahezu 
alle Bemühungen der User hier waren total fürn A...

Ich will dir nicht zu nahe treten, doch bitte gib doch bei der nächsten 
Frage ALLE vorhandenen Angaben bereits im ersten Beitrag bekannt. Das 
machts um einiges leichter. Für uns, wie auch für dich.

mfg

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