berekenen wat voor veer ik nodig heb.

Lucia stelde deze vraag op 12 juli 2015 om 18:36.

 Goedemiddag,
Ik wil iets maken waar ik absoluut geen verstand van heb. Ik heb geprobeerd de antwoorden met formules te begrijpen maar heb daarvoor de kennis niet. Ik maak stenen beelden. Mijn laatste werk is een marmeren 'wolkenkrabber' op/in een veer (schokbreker) die gelast is op een ijzeren schijf. De wolkenkrabber wiebelt prachtig heen en weer in de wind. Helemaal tevreden hiermee maar nu wil ik meer. Een veel grotere/zwaarde steen op een zwaardere schijf met grotere veer. Maar hoe groot? De eerste poging hiermee is al mislukt.
Hierbij de gegevens:
Wolkenkrabber, marmer

Gegeven: hoogte 68, waarvan 18 cm in veer verzinkt en 50 cm er bovenuit steekt.
gewicht 20 kg
diameter schijf 50 cm, daarop gelast een veer (schokbreker van oude Mercedes)
hoogte veer 40 cm
binnendiameter veer 8 cm, buitendiameter 10,6 cm.
aantal windingen 10
doorsnede staaldraad 13 mm
aantal windingen 10
gewicht schijf + veer 10 kg.


De veel grotere/zwaardere steen = Diabas

Gegeven: hoogte 100 cm
gewicht 60 kg

Veer die niet werkt is gelast op schijf van 60 cm doorsnee:
veer 36 cm hoog
6 windingen
staaldraad 12 mm

Dus veer is slap, steen (diabas) helt sterk over en kiept met schijf en al om.

Reacties

Jan van de Velde op 12 juli 2015 om 19:08

 


Ik zou je geen specificaties voor een veer kunnen voorrekenen omdat je een blok steen erop wil heen en weer laten wiegen als ik je goed begrijp, en met dwarskrachten op spiraalveren heb ik nooit gerekend. Ik zal eens zien of ik er iets over kan vinden.

Als ik je goed begrijp is je steen bij benadering 3 x zo zwaar, en 1,5 x zo hoog. Dat lijkt dan zo op het eerste gezicht op een veer die 4-5 x zo sterk is als wat je onder je eerste werk hebt staan. Een dunnere veer, ook nog ens met minder windingen per meter, lijkt dan niet de weg.

Groet, Jan
Lucia op 12 juli 2015 om 21:57
Dag Jan,
Dank voor je snelle reaktie. Hierbij een foto.



Op een waterpas plek staat de wolkenkrabber keurig recht maar die plek was even niet voorhanden. Wat de 'dunnere veer' betreft. Hierbij was ik niet gehinderd door enige kennis van zaken. Ik dacht: Hij heeft een grote diameter, dus zal sterker zijn.
Jan van de Velde op 13 juli 2015 om 01:19

Lucia Beijlsmit plaatste:

 Hij heeft een grote diameter, dus zal sterker zijn.
Dat zal, overige omstandigheden gelijk blijvende, juist NIET het geval zijn, althans niet in de richting van de as van de veer.

"stugheid" van een veer, zeg de kracht nodig voor een zekere indrukking in de richting van de as van de veer hangt af van:
  • afschuifmodulus van het materiaal, zeg maar de stijfheid.
  • diameter van de draad (hoe dikker hoe stugger)
  • diameter van de veer zelf (hoe groter hoe minder stug)
  • aantal windingen (hoe meer windingen, hoe minder stug)
Maar wat jou veel meer lijkt te interesseren als ik je foto en je verhaal goed begrijp is de juiste weerstand van de veer bij krachten dwars op de as van de veer, om een (om het zo maar eens oneerbiedig uit te drukken) "wipkipeffect" te krijgen.
En dan natuurlijk zó dat e.e.a. wel zichtbaar zijdelings "kan wiebelen in de wind" maar ook weer niet zo ver dat het dreigt om te vallen.

Een sterk complicerende factor is dat die zijdelingse kracht niet constant is, maar sterk toeneemt als de veer krommer gaat omdat het zwaartepunt van je blok steen steeds verder naast je veer komt te hangen en dus steeds sterker gaat meehelpen om de veer zijdelings te buigen: tot aan een bepaalde zijdelingse uitwijking gaat dat nog goed, maar eenmaal daarvoorbij komt het geheel nooit meer uit zichzelf rechtop. En ja, komt het zwaartepunt daarbij ook nog eens voorbij de rand van je voetplaat dan kukelt heel de zaak sowieso omver.

Een praktisch, maar mogelijk esthetisch minder wenselijk, idee zou kunnen zijn om een kleiner diameter veer binnen een iets grotere diameter veer te plaatsen, zodat de binnenste veer het wiebelen toelaat en de grotere veer meehelpt de boel recht te houden zodra het "point of no return" van de binnenste veer overschreden dreigt te worden. 

En anders misschien een ruw proefmodel maken van staalplaat met ruwweg dezelfde buitenafmetingen en massa als het diabasblok en met trial and error een passende veer zien te vinden, of toch maar contact opnemen met de specialist: de fabrikant van zware industriële veren. 

Groet, Jan

Lucia op 13 juli 2015 om 09:19
Tjee Jan, geweldig dat je zoveel tijd besteedt aan mijn vraag. Dank je wel.
Ik heb juist de PC vroeg opgestart om nog wat aanvullende informatie te geven.
1. De 'wolkenkrabber' heeft volgens mij nog wel wat marge. Ik denk dat een iets zwaardere steen zich nog hetzelfde zou gedragen.
2. De diabas weegt nu 60 kg. maar moet nog bewerkt worden. Er zal zeker nog 10 kg vanaf gaan.
3. Wat je beschrijft over de grondplaat zou misschien resulteren in een grondplaat van 1,5 meter doorsnee. Alles is te maken, zo'n schijf en ook de veer van mijn wensen, maar ik probeer juist afvalmateriaal te gebruiken. De schijven zijn afkomstig van eggen. Een as van 4 meter lang waar parallel aan elkaar 20 van die schijven op draaien en met een trekker door de grond getrokken worden. De veren komen van de sloop.
Wat een stabiele ondergrond zou zijn is de 'bedrock'. Ik woon in Spanje en in de tuin steekt op veel plaatsen de leisteen boven de aarde uit. Daarop een veer gemonteerd met 4 of meer keilbouten van x cm. zou moeten lukken. Dacht ik.

Je schrijft: Hoe meer windingen hoe minder stug. Ik had het juist andersom verwacht.

Wat een goed idee die wipkip. Ik heb gelijk even gegoocheld. 'Wipkip' is kennelijk een beschermde naam. Ze heten het en der veerdier. Wat ik zo zie hebben ze 6 of 7 windingen. Materiaaldikte 19 mm. Daarmee bedoelt men de staaldraad neem ik aan. En ze zijn voor de 'kleintjes' dus zeker geen 50 a 60 kg.

Dan je idee van 2 veren in elkaar. Daarmee kan ik zeker experimenteren. Van beide veren heb ik nog een tweede en ze passen in elkaar. Maar......als onder belasting de windingen in elkaar haken komen ze nooit meer los lijkt me????? De dunne, stugge veer is iets hoger dan de wijdere slappe veer. Is dat dan goed of zou het juist andersom moeten?

Nogmaals, ik vind het fantastisch dat ik mijn vraag zomaar kwijt kan en je er belangeloos zoveel aandacht aan besteedt.
De komende tijd zal ik sloperijen afstruinen en gericht op zoek gaan naar geschiktere veren. Ik zal het zeker laten weten als het ergens toe leidt.
Groet Lucia
Jan van de Velde op 13 juli 2015 om 09:57

Lucia Beijlsmit plaatste:

Dan je idee van 2 veren in elkaar. Daarmee kan ik zeker experimenteren. Van beide veren heb ik nog een tweede en ze passen in elkaar. Maar......als onder belasting de windingen in elkaar haken komen ze nooit meer los lijkt me????? De dunne, stugge veer is iets hoger dan de wijdere slappe veer. Is dat dan goed of zou het juist andersom moeten?
Het lijkt me de idee dat de dunnere veer met de 50 kg erop idealiter even lang is als de onbelaste grotere veer. De grotere veer draagt dus niets in verticale zin. Omdat alleen de bovenste windingen elkaar zullen raken bij zijdelings buigen van de kleinere veer zou je de veren zó moeten kunnen plaatsen dat ze nooit in elkaar kúnnen haken. 

Eenzelfde eggenschijf moet de boel recht kunnen houden MITS het gewicht zijdelings niet te ver kan uitwijken. Alleen, omdat het zwaartepunt hoger komt te liggen wordt de boel dan sowieso onstabieler, zoals ook een wijnglas beduidend onstabieler is dan een limonadeglas met dezelfde inhoud. Dus moet wél voorkomen worden dat het ding een onbedoeld duwtje krijgt van een toevallige passant. 

Lucia Beijlsmit plaatste:

Je schrijft: Hoe meer windingen hoe minder stug. Ik had het juist andersom verwacht.

als je aan een veer een zeker gewicht hangt zal die veer een zekere afstand uitrekken. Hang die veer op aan een identieke tweede veer en ook dié veer rekt diezelfde afstand uit, omdat de eerste veer toch ook de totale kracht doorgeeft: samen rekken ze dus twee keer zover uit als alleen, het samenstel is dus twee keer zo slap als één veer alleen. (serieveren)
Parallel, twee identieke veren naast elkaar, en ze hoeven elk maar de helft van het werk te doen. Zo'n parallel samenstel zal zich dus stugger gedragen.
Lucia op 13 juli 2015 om 20:47
Ik snap de uitleg over 'meer windingen - minder stugheid'. Misschienkomt er nog eens een beel op 2 poten. Nu ga ik eerst verder experimenteren met de 2 veren binnen elkaar. Dat zal nog lastig genoeg zijn. Via dit kanaal zal ik je op de hoogte houden.
Nogmaals hartelijk dank voor de assistentie. Ik ben een stuk meer aan de weet gekomen sinds gisteravond.
Hartelijke groet van Lucia



Lucia op 15 juli 2015 om 14:03
Gisteren ben ik nog eens bij de sloop langsgegaan en heb nu 2 veren uit een Kia Caravana 4x4. Die zijn flink stug: diameter draad 18 mm, hoogte 36 cm, binnendiameter 10,5 cm en ze wegen zonder schijf al 7 kg. per stuk. Zoals gezegd, nu heerlijk verder experimenteren. Ik laat het resultaat weten.
Groet Lucia
Lucia op 14 november 2015 om 12:31
Goedemiddag Jan, daar ben ik weer en 4 maanden verder.
Maar het is gelukt. Met de tweede veer heb je me op het goede been gezet.



Van de al gelaste veer had ik nog een tweede. Die heb ik in de eerste veer gedraaid. De windingen sluiten perfect in elkaar zonder te 'haken'. Met een veer met kleinere diameter had ik de 'poot' van de steen ook een stuk smaller moeten maken, waardoor verlies van stevigte en van contra-gewicht zou ontstaan. De smit heeft het geheel aan elkaar gelast. De veer is nu 2x zo stijf en de steen weegt inmiddels 42 kg. Je moet nu zelfs hard duwen om hem in beweging te krijgen. Het heeft nog niet gewaaid om te kijken of hij ook subtiel kan wiebelen in de wind. Maar ik ben helemaal tevreden. Bijgaand een foto.
Hartelijke groet van Lucia

Bijlagen:

Jan van de Velde op 14 november 2015 om 14:05
dag Lucia,

Als je zoiets ziet staan trekt het wel de aandacht :) .

Maar ik maak me een beetje zorgen om de tegenspraak in "... hard duwen om hem in beweging te krijgen" versus "...of hij ook subtiel kan wiebelen in de wind".
Gezien het eerste vermoed ik sterk dat dat laatste een teleurstelling gaat zijn. 
Toch zeker als de twee veren ook onderweg hier en daar aan elkaar zijn gelast heb je nu wel een behoorlijk stugge veer gemaakt. 

Lucia Beijlsmit plaatste:

 Met een veer met kleinere diameter had ik de 'poot' van de steen ook een stuk smaller moeten maken, waardoor verlies van stevigte en van contra-gewicht zou ontstaan. 
Ik suggereerde dan ook niet om een kleinere erbij te pakken, maar een met grotere diameter: 

Jan van de Velde plaatste:


Een praktisch, maar mogelijk esthetisch minder wenselijk, idee zou kunnen zijn om een kleiner diameter veer binnen een iets grotere diameter veer te plaatsen, zodat de binnenste veer het wiebelen toelaat en de grotere veer meehelpt de boel recht te houden zodra het "point of no return" van de binnenste veer overschreden dreigt te worden. 


en mijn bedoeling was dus een veer te zoeken met een binnendiameter die iets ruimer was dan de buitendiameter van je te slappe veer.


Zo kan de zwarte veer "wiegen in de wind" toelaten. Zodra dat wiegen een beetje te ver dreigt te gaan vangt de ruimere blauwe veer dat op en helpt mee de boel voldoende rechtop te houden, zodat zodra de winddruk afneemt de binnenveer de steen weer gewoon terug naar de evenwichtsstand kan brengen.

Groet, Jan

Lucia op 15 november 2015 om 19:31
Dag Jan,
Tja dat heb ik duidelijk verkeerd begrepen. Maar ik heb nog een aantal veren liggen en nog meer ideeen dus mogelijk komt jouw oplossing ook nog van pas. Ik hou je op de hoogte.
Jan van de Velde op 15 november 2015 om 21:38
pak die buitenste veer dan ook niet te zot veel ruimer want die gaat pas serieus terugduwen zodra die al een eindje opzij geduwd is. 
Lucia op 16 november 2015 om 18:39
OK daar zal ik rekening mee houden. Nogmaals dank voor alle adviezen en het meedenken.
Hartelijke groet van Lucia

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Roos heeft vijf appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Roos nu over?

Antwoord: (vul een getal in)