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Frage zur Hebelberechnung
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27.12.2009 16:34
Powerjump 

Frage zur Hebelberechnung


Hallo Forum,


ich sitze gerade an der Planung zu meinem neuen Mast.

Es sollen 12m Gittermast Marke Eigenbau plus das 3 Meter Rohr (gut 2m nach oben rausstehend).
So wie ich das plane, komme ich so mit dem wenigsten Aufwand von 9 auf 14m Nabenhöhe (mit Option auf spätere Verlängerung durch Stecksystem). Ist erstmal n Kompromiss.

Nun wollte ich die beiden unteren Holz-Balken (4m hoch) meines jetztigen Mastes stehen lassen. Sie sind im Boden gut verankert und außerdem gut abgespannt. Dort in 4m Höhe soll die Umlenkrolle für das Stahlseil hin, die Winde kommt nach unten.
So, wenn ich mir nun vorstelle den 14m Mast dort am Holzmast liegen zu haben, dann muß ja ebenfalls in 4m "Höhe" des liegenden Mastes das Seil besfestigt werden, oder?!

Das Gesamtgewicht des Mastes wird so ca. 160 Kg sein plus 20 Kg Black.

Nun zur Hauptfrage:
Geht das so wie ich mir das vorstelle mit den 4m Höhe? 10m sind dann ja noch darüber + Windrad.
Ich hab das mal gezeichnet und es kommt mir etwas komisch vor...

Wenn ja, wie groß müsste dann die Winde & Stahlseil ausgelegt sein?


Ich hoffe ihr versteht was ich meine.


Würde mich über Antwort freuen
Powerjump


_______________

BLack600/48V, Mastervolt-Einspeisung

27.12.2009 16:38
Powerjump 

Re: Frage zur Hebelberechnung

Nachtrag:

Ich vergaß zu erwähnen:
- Es soll so sein wie bei Sandys Mast mit der Winde
- Der Drehpunkt ist natürlich unten am Mastfuß

Insgesamt wurde diese Idee inspiriert von
Sandys, Kracher 1985 und Tüftlers Projekten

_______________

BLack600/48V, Mastervolt-Einspeisung

27.12.2009 17:01
Powerjump 

Re: Frage zur Hebelberechnung




_______________

BLack600/48V, Mastervolt-Einspeisung

27.12.2009 19:47
frank 

Re: Frage zur Hebelberechnung

Hallo Powerjump:

"dann muß ja ebenfalls in 4m "Höhe" des liegenden Mastes das Seil besfestigt werden, oder?!"

Korrekt, das ist eine Möglichkeit das zu lösen ...

Das Drehmoment ist dann:

+ 20 kg * 14 m
+ 160 kg * 14 m / 2
+ Befestigung, Kabel, ...
------------------------
1400 kg m

Damit sich was bewegt muss du min. auf 4 Metern mit folgendem Gewicht ziehen:

1400 kg m / 4 = 350 kg

Die Last Angaben von Seilwinden sind statsiche maximal Lasten,
ich würde min. Faktor 3 an Sicherheit einrechnen,
der Mast schwingt beim hochziehen.

Die Kraftresulturende an der Umlenkrolle liegt von der Richtung her
genau in der Mitte zwischen den Zugseilen.
Auf die Umlenkrolle und deren Befestigung wirken dann
ca. 350 kg * 2 = 700 kg, um die Winkel korrigiert ca. 600 kg.

Dieser Kraft resultirenden muss durch deine Abspannung eine Kraft
entgegen gesetzt werden, sonst machts 'knack'.

Ich hoffe ich habe dir damit schon mal weiter geholfen.

Nochwas,
das Biegemoment auf den Mast wird an der Zugseilbefestigung recht groß.
Du kannst aber vorsichtig probieren ob dein Gittermast dem stand hält.
Normalerweise müsste das gehen, ich kenne aber deinen Gittermast nicht.

Viel Erfolg damit,

Gruß Frank
_______________

Black: 300
Photovoltaik: 350 Wp
Batterien: 1000 AH 24 V
Wechselrichter: 2 KW (Dauerlast) Trapez 220 V
Notstrom: 3,5 KW Gas Generator
Zuladung: 1,5 KW Netzladegeräte

27.12.2009 20:35
Sandy 

Administrator

Re: Frage zur Hebelberechnung

Schau dir mal genau an, was ich gebaut habe:
http://www.mahnecke.de/Black300-Forum/th...13&thema=17

und der Film
http://www.mahnecke.de/Black300-Forum/Fi...er_Mast2009.wmv

Das Zugseil greift in der Mastmitte an und der Hebearm steht fast 5 m schräg nach oben. Oben am Ende von diesem Arm sitzt eine 2 t belastbare Umlenkrolle. Vor dem Hochziehen hatte ich zunächst den Mast höher gelegt, damit das Anzugsmoment geringer wird. Wenn der Mast auf 45 ° steht, werden die Zugkräfte deutlich geringer. Steht der Mast in Position, ist der Zugpunkt am Mast höher als die Umlenkrolle. Dadurch wird auf den letzten Zentimetern ein sanftes Andoggen möglich. Den Rest habe ich mit der Hand ausgerichtet.
Wichtig ist auch noch ein Anschlag an den Stempeln, damit der Mast nicht auf der anderen Seite herunterfällt.
Meine Mastkonstruktion dürfte auch um die 120 kg wiegen. Die wirkenden Kräfte am Anfang sind gewaltig, das Knirschen des Stahlseiles hat dies bestätigt. Meine Seilwinde ist max. 550 kg belastbar, an der Grenze war ich allerdings nicht.

@Frank
Es wirkt auch noch eine Kraft am Mastende nach unten. Der Hebelarm beginnt ab Zugpunkt und endet beim Generator. Powerjumps Vorschlag würde ich auf keinen Fall wie gezeichnet umsetzen.

Grüße von
Rainer
(Sandy)
_____________

Meine Anlage und dazu der Film

27.12.2009 21:07
frank 

Re: Frage zur Hebelberechnung

Hallo Sandy,

"Es wirkt auch noch eine Kraft am Mastende nach unten"

Das ist korrekt und diese Kraft wirkt sich auf die Biegung des Mastes beim hochziehen und auf das Drehlager aus.

Wobei ich davon ausgehe das du mit "Mastende" das Drehlager am Boden meinst.

Wie schon erwähnt die Biegekräfte auf den Mast sind recht hoch.

Auch hat diese Konstruktion (noch) keine seitliche Führung,
was ich aber empfehlen würde.
Die Segler spannen mit 4 Seilen ab und machen beim hochziehen
schon 2 Seile als seitliche Führung fest.
Setzt aber voraus, das alle Seilbefestigungen auf den Zentimeter genau
symetrisch sind ...

Zur Seilwinde:
Ich habe eine 1100 kg Seilwinde verwendet,
das könnte hier auch reichen, vieleicht ne Nummer größer ...

Naja,
klar Sandy wir haben das anders gemacht ...



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27.12.2009 21:29
frank 

Re: Frage zur Hebelberechnung

Hallo zusammen,

ich glaube das Hauptproblem der Konstruktion sind die Kräfte an der Umlenkrolle die dann vertikal auf die 4 m Ziehhilfe wirken:

350 kg zum Mast -> ca 310 kg vertikal
350 kg abgespannt -> nochmal ca 310 kg vertikal
350 kg vertikal zur Seilwinde

Das ist dann etwas mehr als eine Tonne, die vertikal auf die Ziehhilfe wirkt.
Das kann bei 4 Metern zum Knicken der Ziehhilfe führen ...


Gruß Frank

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27.12.2009 21:33
Sandy 

Administrator

Re: Frage zur Hebelberechnung

Nun zitiere ich mich mal selbst:
"Der Hebelarm beginnt ab Zugpunkt und endet beim Generator"

Dat is wohl klar, wat ich damit sagen will: Der Generator hängt am Ende und das Stück bis zum Befestigungspunkt vom Seil hängt frei in der Luft. Was meinst du wohl, was da an Hebelkraft zusammenkommt?
Aus diesem Grund habe ich den Zugpunkt bei meiner Konstruktion auch fast mittig gewählt.
Grüße von
Rainer
(Sandy)
_____________

Meine Anlage und dazu der Film

27.12.2009 21:36
Sandy 

Administrator

Re: Frage zur Hebelberechnung

... jupp, jetzt hast du es richtig erkannt ...


Grüße von
Sandy
(Rainer)

27.12.2009 22:25
frank 

Re: Frage zur Hebelberechnung

Upps,

ich habe noch etwas übersehen:

die von mit genannten 350 kg müssen Senkrecht am Mast hochgezogen werden.

Das Zugseil ist aber mit 45° am Mast verbunden.
Das macht dann 350 kg * 1,41 = 500 kg

Also vertikal auf die Ziehhilfe wirken dann 1,4 Tonnen!

Abhilfen:
Das Zugseil höher anbringen, z.B. in der Mitte,
oder auf 8 m. Das halbiert grob die Kräfte (nicht ganz wegen dem noch spitzeren Winkel).

Statt Abspannung nach 'hinten' Stützen nach vorne,
hier müssten aber zwei 6 m Stützen her,
die dann auch als zusätzliche seitliche Führung verwendet werden können.
Das bringt dann nochmal ein drittel.

Das sieht dann auch so ähnlich aus wie bei Sandy mir


Gruß Frank

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Zugseilbefestigung   Seitenfundamenten   Generator   Seilwinde   BLack600   Wechselrichter   seitliche   Netzladegeräte   Kraftresulturende   Abspannfundamente   Ziehhilfe   Umlenkrolle   Mastervolt-Einspeisung   Photovoltaik   Hebelberechnung   Powerjump   Abspannung   Führung   hochziehen   Massenmittelpunkt

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