Re: Stell Dir das ganze vor...

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Geschrieben von Schorsch am 08. Februar 2010 19:26:31:

Als Antwort auf: Völlig OT: Die Physik-Hausaufgaben meiner Tochter... geschrieben von illuf am 08. Februar 2010 15:00:47:

Der Elektromotor mit 230 V steuert eine Seilwinde, welche über eine Umlenkrolle die Autos heben kann.
Es gibt eine (Schmelz)Sicherung die ab 16 A durchbrennt.
Drehzahl des Motors: 3000 Umdr. p. Min., mit einem Zahnradgetriebe mit der Übersetzung von 100:1.
Das Stahlseil wird auf eine Winde von 1 Dezimeter Durchmesser aufgewickelt.
Das Seil zieht die Autos über einen Flaschenzug mit einer losen Rolle in die Höhe.

Dazu sind ein paar Aufgaben schon gelöst, es bleiben:

1.: Berechnen Sie die maximal zulässige Masse der Schrottautos, die noch gehoben werden kann, bevor die Sicherung durchbrennt.
Berechnen Sie das Drehmoment des Motors bei dieser Belastung.
Beurteilen Sie die Praxistauglichkeit.

2.: Maximalleistung des Motors ist 2,2 KW, beurteilen Sie die Praxistauglichkeit des Motors.
...............................................................................


Servus,
man hat halt hier das elektrische Thema und das Mechanische.
Beim mechanischen kann man die Übersetzungen gut erklären.

Die 3000 1/min des Motors werden durch das Getriebe durch 100 geteilt.
Also dreht sich die seiltrommel mit 30 1/min.
Besser ist es wenn man das auf Sekunden umrechnet, da man diesen Wert dann in Formeln einsetzen kann.
Also dreht sich die Seildrommel mit 0,5 1/sek.
Bei einem Durchmesser von 10 cm bewegt sich das seil mit 31,4*0,5= 15,7cm/sek.
(Wobei man nun so spitzfindig sein kann und Fragen ob die Seildrommel nur einlagig aufgewickelt wird. Mit jeder zusätzlichen Lage verändert sich der Umfang/ Radius und dadurch die geschwindigkeit/ Kraft).
Dann wird von einer losen Rolle gesprochen, das ist nochmals eine Übersetzng doppelte Kraft/ halbe Geschwindigkeit.
Also kommst Du auf 7,85cm/Sek Hebegeschwindigkeit.

Aus den angaben zum E-Motor kann man das Drehmoment ausrechnen.
Die Formel die mir da einfällt:
Leistung= Drehmoment mal 2mal Pi mal 1/sek
Nach Drehmoment umgestellt dann Leistung geteilt durch 2Pi, 1/sek
Die Leistung vom E-Motor ( Gleichstrom und 1Phasen) ist Strom mal Spannung=Leistung.
230V*16A=3680W
3680/6,28 50=11,72Nm
Die 11,72Nm ist das Drehmoment an der E-Motorwelle.
Das ist ein ergebniss der ersten frage.
Nun gehen wir die Kräfte ab der E-Motorwele nach.
Das Getriebe mit Faktor 100, also 11720Nm stehen an der Seiltrommel an.
Die hat einen Hebelarm von 5cm, also 0.05M.
Die 11720Nm erzeugen dann am Seil Faktor 20 also 234400N.
Die lose Rolle verdoppelt die Kraft auf 468800N.
Ein N ergibt 9,81Kg also kann man 4778,8Kg heben.
Das wäre auch das ergebniss der ersten Frage.
Praxistauglich ist die niedrige hubgeschwindigkeit NICHT.
Als Vorschlag könnte man die lose rolle weglassen und so die Hubgeschwindigkeit auf 15,7cm/m verdoppeln, wenn das max. mögliche Hubgewicht von ca. 2335Kg noch ausreicht.

Aufgabe2 die praxixtauglichkeit wenn der E-Motor 2,2KW hat.
Damit wird das max. Hubgewicht von 4779Kg auf ( 2,2KW/3,68KW= 0,598)2857Kg mit der umlenkrolle und ca. 1425Kg ohne der Umlenkrolle minimiert.

Der Motor wird bei normalen SchrottPKW NICHT überlastet!
Aber die niedrige Hubgeschwindigkeit ist halt der Haken...also nicht Tauglich.

So würde ich das machen.

schönen gruß schorsch
PS.: Bei Drehstrommotoren muß man in der Leistungsberechnung die Wurzel aus 3 = 1,72 mit reinmultipliziehen. Vom Leistungsfaktor Cos Phi abgesehen, der müßte aber auch beim 1Phasenmotor mit rein.

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