Translatorischer Hub

xStarijX · Anmeldungsdatum: 22.08.2017 Beiträge: 1

Meine Frage:
Es geht um eine Lebensdauerprüfung. Dabei wird ein linearer Hub erzeugt. Dieser Hub wird vom Antrieb über eine gelagerte Schubstange bis zum Prüfling übertragen. Der Prüfling ist dabei senkrecht eingespannt und wird durch den seitlichen Hub der Schubstange +/- 5 mm ausgelenkt. Zusätzlich ist bekannt die Masse der bewegten Schubstange 5 kg und eine erforderliche Geschwindigkeit von 30 Hz.

Als erstes habe ich über erste und zweite Ableitungen von x(t)=x(max)*sin(2*Pi*f*t), Geschwindigkeit und Beschleunigung berechnet. Daraus folgend ergibt sich Beschleunigungskraft über F=m*a. Bei 30 Hz wäre ich also bei 888N Spitzenkraft.

Wenn ich allerdings über einen Federkraftmesser am Ende der Schubstange angreife messe ich 50 N und wenn ich nur die Kraft bei der Auslenkung des Prüflings messe, ergeben sich Kräfte zwischen (28-30) N. Beides zusammen zu messen, ergibt sich in der nächstes Zeit keine Möglichkeit.

Die Frage ist nun, ob ich die zwei Kräfte die ich gemessen habe addieren darf, den am Ende, durch die Widerstandskraft des Prüflings muss mein Antrieb diese zusätzliche 30 N mit überwinden, in sowohl eine als auch andere Richtung.
Und wie würde es bei 30 Hz aussehen? Gemessen habe ich ja ohne Zeitvorgaben, sondern ausgelenkt und abgelesen einen konstanten Wert. Allerdings sieht man ja, dass mit steigender Frequenz die Kraft auch ebenfalls steigt. So waren es bei 5 kg Masse und 5 mm Hub, aus gemessenen 50 N bei 1 Hz, schnelle 888 N bei 30 Hz.

Ich danke für jede Hilfe.

Meine Ideen:
v(t)=x(max)*2*Pi*f*cos(2*Pi*f*t)
a(t)=-x(max)*(2*Pi*f)²*sin(2*Pi*f*t)
F=m*a

Steffen Bühler · Moderator Anmeldungsdatum: 13.01.2012 Beiträge: 7462

Willkommen im Physikerboard!

Die Masse der Schubstange spielt für die übertragene Bewegung auf den Prüfling keine Rolle. Du könntest da auch einen 1t schweren Stahlzylinder nehmen, übertragen wird nur die Beschleunigung. Nur für den Antrieb ist die Stangenmasse (und natürlich die Prüflingsmasse!) wichtig, der muss diese Kraft aufbringen. Ob er das mit 30Hz schafft, ist von seiner Leistung abhängig.

Ansonsten wird bei so einer Lebensdauerprüfung normalerweise eben eine definierte sinusförmige Beschleunigung einige Zeit auf den Prüfling gebracht und untersucht, was mit ihm passiert.

Viele Grüße
Steffen