Software: SimX - Nadelantrieb - Wirkprinzip - Federvorspannung: Unterschied zwischen den Versionen
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Die bisherige Optimierung sollte ohne Vorspannung der Rückholfeder vorgenommen werden. In Abhängkeit von ''Geometrie.l_Faktor''=1.'''xx''' (mit Teilnehmer-Nummer '''xx=01..99''') erhält man eine optimale Lösung für den schnellsten Antrieb. | |||
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Die Vorspannung | Die Vorspannung soll so gewählt werden, dass zumindest die Gewichtskraft von Anker und Nadel kompensiert werden. Das entspricht einer Beschleunigung von '''1 g'''. Um eine gewisse Sicherheit gegen leichtere Stöße zu haben, soll die Feder so vorgespannt sein, dass trotz einer Beschleunigung von '''a=2 g''' die Nadel in der Ruhelage verbleibt: | ||
* Die aufzubringende Vorspannkraft '''F''' hängt ab von der beschleunigten Masse '''m''', die erst während der Optimierung aus der Magnetgeometrie ermittelt wird ('''F=m·a'''). | * Die aufzubringende Vorspannkraft '''F''' hängt ab von der beschleunigten Masse '''m''', die erst während der Optimierung aus der Magnetgeometrie ermittelt wird ('''F=m·a'''). | ||
* Die beschleunigte Masse entspricht dem Wert von '''''Nadel.m''''', da diese im Modell auch die Ankermasse enthält. | * Die beschleunigte Masse entspricht dem Wert von '''''Nadel.m''''', da diese im Modell auch die Ankermasse enthält. | ||
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Unter diesen Bedingungen ermitteln wir erneut den Parameter-Satz für die optimale Lösung (Bestwert): | Unter diesen Bedingungen ermitteln wir erneut mit ''l_Faktor''=1.'''xx''' den Parameter-Satz für die optimale Lösung (Bestwert): | ||
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* Elastizitätskonstante der Rückholfeder | * Elastizitätskonstante der Rückholfeder | ||
* Einschaltzeit des Magneten | * Einschaltzeit des Magneten | ||
* Wert der Vorspannung | * Wert der Vorspannung ''s0'' (in µm) | ||
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Version vom 15. September 2008, 12:20 Uhr
Experiment: Einfluss der Federvorspannung
Frage 1: Bestwert ohne Federvorspannung
Die bisherige Optimierung sollte ohne Vorspannung der Rückholfeder vorgenommen werden. In Abhängkeit von Geometrie.l_Faktor=1.xx (mit Teilnehmer-Nummer xx=01..99) erhält man eine optimale Lösung für den schnellsten Antrieb.
Gesucht sind die Werte des numerischen Bestwertes für:
- Zykluszeit
- Ruheposition der Nadelspitze
- Ankerdurchmesser
- Elastizitätskonstante der Rückholfeder
- Einschaltzeit des Magneten?
Frage 2: Bestwert mit Federvorspannung
Die Vorspannung soll so gewählt werden, dass zumindest die Gewichtskraft von Anker und Nadel kompensiert werden. Das entspricht einer Beschleunigung von 1 g. Um eine gewisse Sicherheit gegen leichtere Stöße zu haben, soll die Feder so vorgespannt sein, dass trotz einer Beschleunigung von a=2 g die Nadel in der Ruhelage verbleibt:
- Die aufzubringende Vorspannkraft F hängt ab von der beschleunigten Masse m, die erst während der Optimierung aus der Magnetgeometrie ermittelt wird (F=m·a).
- Die beschleunigte Masse entspricht dem Wert von Nadel.m, da diese im Modell auch die Ankermasse enthält.
- Der notwendige Vorspannweg s0 hängt ab von der erforderlichen Vorspannkraft F und der Elastizitätskonstante Feder.k, die auch erst während der Optimierung ermittelt wird.
- Die Wegvorgabe Vorspannung.x setzen wir deshalb auf den Wert Nadel.x0+s0, wobei wir für s0 die entsprechende Berechnungsformel einsetzen. Als vordefinierte Konstante können wir für die Erdbeschleunigung gravity verwenden.
- Damit gewährleisten wir, dass die Rückholfeder in der Ruhelage immer exakt die doppelte Gewichtskraft von Nadel und Anker kompensieren kann!
Unter diesen Bedingungen ermitteln wir erneut mit l_Faktor=1.xx den Parameter-Satz für die optimale Lösung (Bestwert):
- Zykluszeit
- Ruheposition der Nadelspitze
- Ankerdurchmesser
- Elastizitätskonstante der Rückholfeder
- Einschaltzeit des Magneten
- Wert der Vorspannung s0 (in µm)
