Kracht verticaal om een draaipunt brekenen
Sven stelde deze vraag op 22 november 2024 om 10:41.ik moet voor mijn stageopdracht ervoor zorgen dat er een draaipunt word toegevoegd aan een opstelling om ervoor te zorgen dat er vanuit een andere hoek kan worden getrokken. In de afbeelding (top view, dus er word verticaal getrokken) is te zien dat punt 2 met 5 kN moet worden getrokken met een hoek van 75 graden (hoek a). het 'rondje' in het midden links is het draaipunt met ongeveer een diameter van 10 centimeter. Ik krijg alleen nergens gevonden hoe ik moet berekenen hoe hard er aan punt 1 moet worden getrokken om met precies 5 kN aan punt 2 te trekken. Zou iemand mij kunnen helpen? Alvast bedankt!
Reacties
je zult trekken in het verlengde van de kabel, dus niet zoals je de pijl tekent: daarvoor ontbreekt bij 1 dan ook een extra draaipunt.
Als er verder geen wrijving of draaiing van het draaipunt is, dan is het draaipunt alleen een "ombuiger" van de kracht: je moet met 5 kN trekken. Het draaipunt werkt als een vaste katrol.
Dag Sven,
dat hangt niet af van hoek α: daar is de kracht van 5 kN in de bedoelde richting gegeven, en daarmee is ook de spankracht bekend die doorheen heel dat touw geldt.
Aangenomen dat bij punt 1 alleen recht naar boven getrokken kan worden (railgeleiding of zoiets?) moet er dus een krachtontbinding worden berekend rond hoek β :
Groet, Jan
Hoi Theo, bij punt 1 word er recht getrokken, hier kan geen draaipunt worden toegevoegd dat sterk genoeg is ivm ruimte (hier had ik wel iets over W=F·s·cos α gelezen) . Over het draaipunt is me nu wel duidelijk bedankt! ik dacht dat ondanks dat het alleen een buiger is er toch wel iets van kracht misschien verloren zou gaan, maar dat blijkt dus van niet.
Dag Jan, Klopt helmaal! bij punt 1 zit een vaste pneumatische cilinder die niet kan worden gedraaid. bedankt!
Je zult hooguit iets harder moeten trekken als dat draaipunt heel stroef is en heel zwaar: dan zal dat punt een beetje meedraaien door de wrijving met het touw en "verlies" je wat energie aan de rotatie-energie van het draaipunt. Maar ik denk dat dat hier niet of nauwelijks het geval zal zijn. Je kunt echter niet recht omhoog trekken, zoals de tekening van Jan ook al aangeeft.
Als je recht omhoog kan trekken zonder draaipunt bij 1 dan is jouw getekende draaipunt ook niet nodig: op "magische" wijze buigt de kabel zich dan daar, net als bij 1.
Als er een pneumatische cilinder zit bij 1 (een cilinder die de kabel opwindt?) dan is daar inderdaad geen draaipunt extra nodig: de cilinder is het draaipunt (en tegelijk trekkracht).
Fijn dan hoef ik me daar niet zo veel zorgen over te maken (er mag een speling van 0,25 kN in zitten) alleen zit er nog steeds een pneumatische cilinder met een haak, de haak zorgt ervoor dat de banden in de juiste richting kunnen alleen de cilinder trekt nog steeds maar 1 richting op.
Sven
bij punt 1 zit een vaste pneumatische cilinder die niet kan worden gedraaid.
Mag je zo'n cilinder eigenlijk wel zijdelings belasten?
goede vraag, in principe niet maar de cilinder die gebruikt wordt is zo groot en sterk dat het met 5kN niet uitmaakt.
Wat we hier wel stilzwijgend hebben aangenomen is dat de katrol/as die de aanvankelijke richting van de kracht ombuigt, daar tegen bestand is en niet "kromtrekt". Want hoewel je in het "ideale geval" geen extra trekkracht hoeft uit te oefenen, is er wel een kracht loodrecht op de kabel (en dus geen trekkracht) op de as. Bij stijfheid van materiaal en goede montage op de bodem (of geklemd tussen een bodem en plafond) wordt deze kracht tegengewerkt en blijft de as onvervormd. Anders trekt hij krom of breekt.
dit klopt! voor deze katrol/as moet ik ook een bevestiging ontwerpen vandaar dat ik moet weten hoe veel kracht op alles komt, zodat ik een simulatie kan runnen. vanaf hier kom ik er denk ik wel uit. super bedankt voor de hulp!
Om die afbuigkracht te bepalen moet je bedenken dat de massa van de kabel (die met bepaalde snelheid v en dus massa/seconde langsgetrokken wordt) op de cilinder in een cirkelbaan getrokken wordt en dus een centripetale kracht (m v2/r met m nu de massa die elk moment langsgetrokken wordt en r de cilinderstraal) ondervindt. Die door een stijve cilinder even hard wordt tegengewerkt als deze niet vervormt. Hoe groter de snelheid (grotere v) hoe groter de kracht die de cilinder moet weerstaan. (En dan negeren we nog of er slijtage optreedt: zoals capstans van taperecorders waar jarenlang geluidsband langs getrokken wordt: die kerven een beetje in).
het is eigenlijk een test om te kijken of een bepaald vast punt 5 kN aankan zonder te breken/vervormen dus de bedoeling is dat er geen beweging in zit tijdens de belasting (alleen de minimale afstand die de cilinder aflegt alleen deze is niet zo van belang).
Vervormen of breken kan een langdurig proces zijn. Inslijten zeker (zie hoe rivieren dalen inslijten na duizenden jaren) maar ook vervormen kan een paar jaar duren voor het zichtbaar wordt. Een reden waarom sommige onderdelen om de paar jaar vervangen moeten worden.