Forum: Mechanik, Gehäuse, Werkzeug Getriebe für Rütteltisch (nur waagerecht X/Y) simulieren?


von Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)


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Für ein interaktives Museums-Projekt wird eine waagerechte Plattform 
benötigt (ca. 1m x 1m), die sich mittels Elektroantrieb in mehr oder 
weniger zufälliges zweidimensionales (!) horizontales Rütteln versetzen 
lässt. Dazu ist die Plattform "schwimmend" (auf Kugeln und seitlich mit 
Federn gedämpft) gelagert.

Es gibt Ideen dafür (siehe Bild: drei Unwuchten mit unterschiedlicher 
Drehzahl per Zahnriemen bewegt), aber es wäre nett, wenn man sowas vorab 
simulieren könnte. Frage nun:

Welche Software kann man dafür verwenden bzw. wird empfohlen? Sie sollte 
in vertretbarer Zeit erlernbar sein, zumindest um diesen einen Fall zu 
testen. Es ist auf absehbare Zeit unser einziges Mechanik-Projekt, 
jahrelange Studien und/oder erhebliche Kosten wären no gos. Vielleicht 
gibst ja Open Source Tools oder 14-Tage-Demos für sowas.

Die Simulation sollte die tatsächlichen Bewegung und, falls möglich, 
erreichbare Frequenzen und die notwendige Motorleistung ermitteln. Maße 
und Massen würden natürlich erfasst.

Plan B ist ein Modell 10:1, aber Software wäre natürlich erstmal 
"cooler" ...

Oder es findet sich jemand, der mit so einem Tool umgegen kann und das 
für uns macht, natürlich gegen Entgelt.

von Florian R. (Firma: TU Wien) (frist)


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Hi,
schau doch mal, ob der kostenlose Account bei SimScale reicht: 
https://www.simscale.com/

Ich denke, dass sich dein Problem mit ihren Tool simulieren lässt, wie 
lange man braucht um das hinzubekommen ist eine andere Frage und ob es 
dann auch etwas mit der Wirklichkeit zu tun hat ist auch noch nicht 
sicher.

Grüße
Flo

von Michael B. (laberkopp)


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Frank E. schrieb:
> Welche Software kann man dafür verwenden

Summierung von Sinuskurven, also jede mathematische Chartsoftware.

von Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)


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Florian R. schrieb:
> Hi,
> schau doch mal, ob der kostenlose Account bei SimScale reicht:
> https://www.simscale.com/
>
> Ich denke, dass sich dein Problem mit ihren Tool simulieren lässt, wie
> lange man braucht um das hinzubekommen ist eine andere Frage und ob es
> dann auch etwas mit der Wirklichkeit zu tun hat ist auch noch nicht
> sicher.
>
> Grüße
> Flo

Hab mich tatsächlich dort mal angemeldet, werde ich am WE erkunden. 
Danke für den Tip.

von Maik .. (basteling)


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Vielleicht eine ganz andere Richtung - es gibt im Reha- Bereich solche 
Rüttel / Wackelplatten. Fertig und mit Zulassung zur Anwendung am 
Menschen. Vielleicht eine fertige Alternative mit allen Bepperlis 
drauf..

Oder zum Technik- bzw. Datenblattstudium - wie die mit welchem Aufwand 
welche Beschleunigungen erreichen.

vg

Maik

von Thomas F. (igel)


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Frank E. schrieb:
> Dazu ist die Plattform "schwimmend" (auf Kugeln und seitlich mit
> Federn gedämpft) gelagert.

Federn dämpfen aber nicht. Die erzeugen nur eine Gegenkraft.
Bei der Resonanzfrequenz des Feder-Masse-Schwingers wird sich das Objekt 
selber zerstören. Die kann man auch von Hand ausrechnen.
https://de.wikipedia.org/wiki/Federpendel

Frank E. schrieb:
> Die Simulation sollte die tatsächlichen Bewegung und, falls möglich,
> erreichbare Frequenzen und die notwendige Motorleistung ermitteln.

Das wird so nix. Die Bewegung wird chaotisch sein, also nicht 
simulierbar. Denn der momentane Bewegungsvektor der Platte beeinflusst 
wieder die Rotationsbewegung der drei Drehmassen wodurch die Drehzahl 
beeinflusst wird wodurch sich die drei anregenden Kraftvektoren wieder 
ändern die die Bewegung beeinflussen.
Wie man eine Motorleistung für so eine chaotische Bewegung berechnet 
weiß ich spontan nicht.Wenn das System oberhalb der Eigenresonanz 
betrieben wird dann sollte die Motorleistung hoch genug sein damit die 
Resonanz schnell durchlaufen wird bevor das Ding anfängt durch den Raum 
zu springen.

von Purzel H. (hacky)


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So ein System wird natuerlich unterhalb der Resonanz betrieben, denn 
oberhalb nehmen die Amplituden schnell ab, zudem Koppeln die einzelnen 
Systeme.
Es gibt ja nicht nur xy Bewegungen, sondern auch Rotationen. Die Motoren 
haben auch eine Masse, der Tisch auch. Allenfalls stellt man noch etwas 
drauf.
Dann sollte man sich entscheiden, ob man das System im linearen Bereich 
betreibt, oder nichtlinear wird. Im linearen Bereich kann man alle 
Einheiten entkoppelt betrachten, im nichtlinearen Fall eben nicht.

von Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)


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Maik .. schrieb:
> Vielleicht eine ganz andere Richtung - es gibt im Reha- Bereich
> solche
> Rüttel / Wackelplatten. Fertig und mit Zulassung zur Anwendung am
> Menschen. Vielleicht eine fertige Alternative mit allen Bepperlis
> drauf..

Die Reha-Dinger hab ich mir angesehen, die sind zu klein und zu 
hochfrequent. Ziel ist eine Art (spielerischer) Erdbeben-Simulator, 
siehe Bild. Chaotische Bewegungen sind erwünscht ...

von Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)


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Thomas F. schrieb:
> Frank E. schrieb:
>> Dazu ist die Plattform "schwimmend" (auf Kugeln und seitlich mit
>> Federn gedämpft) gelagert.
>
> Federn dämpfen aber nicht. Die erzeugen nur eine Gegenkraft.
> Bei der Resonanzfrequenz des Feder-Masse-Schwingers wird sich das Objekt
> selber zerstören. Die kann man auch von Hand ausrechnen.
> https://de.wikipedia.org/wiki/Federpendel

Ja, unglücklich formuliert. Wir denken über Feder-Stoßdämpfer-Kombis 
nach, die nur einen harten Anschlag am Rand verhindern, im gestreckten 
Zustand aber kaum dämpfen sollen.

: Bearbeitet durch User
von Thomas R. (thomasr)


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Unsere x/y Prüfstände (Betonplatte) stehen auf Federn und werden rein 
hydraulisch bewegt. Das geht nur bei relativ niedrigen Frequenzen, ist 
aber frei programmierbar > Zufall läßt sich auch programmieren ;-)

Der 3-Achser ist erheblich komplizierter....

von Michael B. (laberkopp)


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Frank E. schrieb:
> Ziel ist eine Art (spielerischer) Erdbeben-Simulator

Und warum glaubst du das mit dem Unsinn erreichen zu können ? Noch nie 
ein Erdbeben miterlebt ?

von Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)


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Thomas R. schrieb:
> Unsere x/y Prüfstände (Betonplatte) stehen auf Federn und werden
> rein
> hydraulisch bewegt. Das geht nur bei relativ niedrigen Frequenzen, ist
> aber frei programmierbar > Zufall läßt sich auch programmieren ;-)
>
> Der 3-Achser ist erheblich komplizierter....

Beton ist "etwas" zu massiv für unseren Zweck. Der Sinn ist sowas hier:

https://www.youtube.com/watch?v=S7jegoRgOzc

mit zwei Änderungen: Bewegung nicht nur in eine Richtung, dafür aber 
nicht so groß (Kosten, Platz) ...

von Thomas R. (thomasr)


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Muß ja keine Betonplatte sein und Hydraulik ist ggf eine Schweinerei. 
Dann eben mit Pneumatik, billig und einfach. Ist auch etwas sanfter 
durch die Kompressibilitität des Mediums. Da fällt man ggf nicht so 
leicht um (Unfallschutz)

Du brauchst Wegbegrenzer. Das ist mit Zylindern automatisch gegeben!

: Bearbeitet durch User
von Purzel H. (hacky)


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Der Standardansatz fuer solche Geschichten sind die 6 Beiner, welche 
allerdings 3D koennen. Und auch bei Flugsimulatoren zum Einsatz kommen.
zB : https://www.loftdynamics.com/

von Roland E. (roland0815)


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Frank E. schrieb:
> Maik .. schrieb:
>> Vielleicht eine ganz andere Richtung - es gibt im Reha- Bereich
>> solche
>> Rüttel / Wackelplatten. Fertig und mit Zulassung zur Anwendung am
>> Menschen. Vielleicht eine fertige Alternative mit allen Bepperlis
>> drauf..
>
> Die Reha-Dinger hab ich mir angesehen, die sind zu klein und zu
> hochfrequent. Ziel ist eine Art (spielerischer) Erdbeben-Simulator,
> siehe Bild. Chaotische Bewegungen sind erwünscht ...

Ein Erdbeben ist bei Weiten kein "chaotisches" Gewackel. Es gibt eine 
Vorzugsstoßrichtung, in welcher die meiste Kraft übertragen wird.

von Nils B. (hbquax)


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Manchmal ist probieren schneller als simulieren. Fangt einfach an zu 
bauen, nehmt billige Teile vom Schrott.

Was man machen kann: Eigenfrequenz abschätzen mit Feder und Masse, 
Beschleunigung beim Rütteln schätzen mit Fliehkraft und Masse.

Macht Gewichte und Motordrehzahl variabl und tastet euch ran.

: Bearbeitet durch User
von Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)


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Roland E. schrieb:

>> Die Reha-Dinger hab ich mir angesehen, die sind zu klein und zu
>> hochfrequent. Ziel ist eine Art (spielerischer) Erdbeben-Simulator,
>> siehe Bild. Chaotische Bewegungen sind erwünscht ...
>
> Ein Erdbeben ist bei Weiten kein "chaotisches" Gewackel. Es gibt eine
> Vorzugsstoßrichtung, in welcher die meiste Kraft übertragen wird.

Es geht ja nicht um ein wissenschaftliches Instrument, sondern um 
"Erlebnistechnik" mit einem marginalen popuplärwissenschftlichen 
Anspruch.

von Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)


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Nils B. schrieb:
> Manchmal ist probieren schneller als simulieren. Fangt einfach an
> zu
> bauen, nehmt billige Teile vom Schrott.
>
> Was man machen kann: Eigenfrequenz abschätzen mit Feder und Masse,
> Beschleunigung beim Rütteln schätzen mit Fliehkraft und Masse.
>
> Macht Gewichte und Motordrehzahl variabl und tastet euch ran.

Wir werden wohl ein Modell bauen.

von Michael B. (laberkopp)


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Frank E. schrieb:
> Der Sinn ist sowas hier:

Oje.

Da sind SICHER nicht 4 Exzenter drunter.

Der Spalt am Rand ist gefährlich.

Die Bewegung zeigt, dass der Antrieb zu wenig Leistung hat, um 
tatsächlich erdbebenähnlich zu funktionieren.

von Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)


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> Da sind SICHER nicht 4 Exzenter drunter.

In meiner Skizze sind nur drei, wahrscheinlich reichen zwei, einer 
direkt auf dem Motor und einer am Zahnriemen

> Der Spalt am Rand ist gefährlich.

Den kann man mit Gummi-Lamellen abdecken und die Leute mit Borsten oder 
irgend einer Wulst auf Abstand halten.

> Die Bewegung zeigt, dass der Antrieb zu wenig Leistung hat, um
> tatsächlich erdbebenähnlich zu funktionieren.

Mein Simulator wird ja auch kleiner, keine 2x3m, sondern nur ca. 1x1m.

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