Hammerschlag durch Handpresse ersetzen
Hallo zusammen.
Nehmen wir an, wir haben eine Bohrung, in der eine Kugel liegt. Um ein herausfallen der Kugel zu verhindern, wird mit einem Hammerschlag und einem Kreisrunden Werkzeug die Oberfläche gestaucht.
Nun will ich den Hammerschlag durch eine Handpresse oder einen Pneumatikzylinder ersetzen. Durch Google bin ich auf folgende Frage gestoßen: http://www.gutefrage.net/frage/warum-ist-es-leichter-eine-muenze-mit-einem-hammerschlag-als-mit-kontinuierlichem-druck-zu-praegen
Demnach habe ich folgendes Berechnet:
E=m * v * t^2 -> E=5kg * m^2/s^2
E=F*s -> F=E/s
F=5kN
Wenn ich dann den Antworten in der obigen Frage nachgehe und die Impulsstromstärke etc. berechne komme ich für den Hammerschlag auch auf 5kN, aber habe keine Ahnung, wie ich von dort aus auf z.B. den nötigen Zylinder komme. Gehe ich von 1s Berührungszeit aus, komme ich auf einen Zylinder mit 500kg Masse... hier ist aber weder der Druck, noch der Durchmesser noch sonst irgendetwas mit drin ^^ Ich steh aufm Schlauch. Kann mir jemand einen Tipp geben, wo mein Fehler liegt, bzw. wie ich hier weiter vor gehen müsste?
4 Antworten
Die Kraft ist bei einem Hammerschlag so groß weil der Hammer auf einem sehr kurzen Weg in sehr kurzer Zeit abgebremst wird.
Wenn ich das richtig verstanden habe, willst du die Bohrung mit einer statischen Kraft verstemmen, die mit einem Pn- Zylinder oder einer Presse erzeugt werden soll. Das halte ich nicht für sinnvoll, weil statisch ein vergleichsweise großer Kolbendurchmesser und hoher Druck erforderlich wäre, um das Material genügend zu verformen (Kraft auf die Ringfläche) Es muss ja statisch eine sehr hohe Flächenpressung (N/mm^2) erzeugt werden. Deshalb würde ich mit einem kleinen Zylinderdurchmesser hämmern wie bei einer Nietmaschine. Für hochfrequentes Hämmern mit Pn- Zylindern gibt es sicherlich eine geeignete Ventilsteuerung auf dem Markt. Die zum Hämmern benötigte Masse (Kolben + Kolbenstange) ist natürlich von der zu verformenden Ringfläche, sprich Bohrungs- Durchmesser, abhängig. Da muss man sich meiner Ansicht nach herantasten, mit Rechnen wirrd´s wohl schwierig, zumindest für mich.
Was genau versuchst du denn jetzt auszurechnen?
die kinetische Energie ist schonmal = 1/2mv². Wenn du da die Zeit reinmogelst stimmen die Einheiten überhaupt nicht mehr.
Ich möchte ausrechnen, mit welcher Kraft ich mittels einer Handhebelpresse oder eines pneumatischen Zylinders ich auf das Werkzeug pressen muss, um die gleiche Wirkung zu erzielen wie mit dem Hammerschlag. 5kN scheinen mir sowohl für das kleine Werkzeug wie auch das Bauteil, das "bearbeitet" werden soll viel zu viel. Der Grund, warum ich da die Zeit mit eingerechnet habe, steht in den Antworten der oben verlinkten Frage.
Ich würde zunächst einmal versuchen zu messen, wie weit der Hammerschlag denn das Bauteil verformt. Damit wäre herauszufinden, wie weit der Hammer sich noch weiterbewegt, wenn er auf das Werkstück aufgetroffen ist. Das ist der 'Bremsweg'.
Dann braucht man die Geschwindigkeit des Hammers beim Schlag. Da habe ich keine passende Idee, wie man das ermitteln kann. Näherungsweise kann man vielleicht rechnen, aus welcher Höhe der Schlag erfolgt, sagen wir 0,3m. Das gibt, wenn der Hammer ohne Nachdruck fällt, etwa 0,25 m/s. Vielleicht kann man,, wenn der Hammer mit soviel Nachdruck geschlagen wird, wie er wiegt, einfach die doppelte Geschwindigkeit annehmen.
die Verzögerung des Hammers wäre bei 0,1 mm Bremsweg
b = v^2 / 2 / s = 0,5^2 / 2 / 0,0001 b = 125 m/s^2, also rund 12 g Diese kurzzeitige Kraft Deines Hammers ist also 12g * 5kg = 600N
Ich weiß nicht, ob die Annahmen zu den Zahlenwerten stimmen, aber ich hoffe der Rechenweg wurde klar.
... da fällt mir gerade noch ein:
Wenn der Hammer auf das Werkstück trifft, hat er im ersten Moment ja noch keinen 'Bremswiderstand', der nimmt erst auf dem weiteren Weg zu. Um das zu berücksichtigen muss man das Ergebnis vielleicht noch mit 2 Malnehmen, also 1200 N.
Aber, das ist alles recht vage. Sie sollten das auf jeden Fall ausprobiern. Es ist ja noch das Problem, wie die Kraft abgeleitet wird. Unter der Presse geht die gesamte Kraft auf die Unterlage. Beim kurzzeitigen Hammerschlag nur ein Teil, denn das Werkstück beschleunigt und zehrt dadurch wieder Kraft auf. Die Kraft auf die Unterlage könnte beim Hammerschlag also durchaus geringer sein, kommt auf Nachgiebigkeiten, Gestalt und Masse an. Vielleicht verbiegt sich dann etwas, was den Hammerschlag locker überstanden hat.
Ich denke, diese Berechnung ist schön für akademische Spielchen, gibt vielleicht auch eine ungefähre Ahnung, welche Presse man brauchen kann, aber ohne Ausprobieren läuft da nix.