Software: SimX - Nadelantrieb - Wirkprinzip - Federvorspannung: Unterschied zwischen den Versionen
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Die Vorspannung soll so gewählt werden, dass zumindest die Gewichtskraft von Anker und Nadel kompensiert werden. Das entspricht einer Beschleunigung von '''1 g''' ([http://de.wikipedia.org/wiki/Erdbeschleunigung =Erdbeschleunigung]). Um eine gewisse Sicherheit gegen leichtere Stöße zu haben, soll die Feder so vorgespannt sein, dass trotz einer Beschleunigung von '''a= | Die Vorspannung soll so gewählt werden, dass zumindest die Gewichtskraft von Anker und Nadel kompensiert werden. Das entspricht einer Beschleunigung von '''1 g''' ([http://de.wikipedia.org/wiki/Erdbeschleunigung =Erdbeschleunigung]). Um eine gewisse Sicherheit gegen leichtere Stöße zu haben, soll die Feder so vorgespannt sein, dass trotz einer Beschleunigung von '''a=20 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. | ||
* Der notwendige Vorspannweg '''s0''' hängt ab von der erforderlichen Vorspannkraft '''F''' und der Elastizitätskonstante '''''Feder.k''''', die auch erst während der Optimierung ermittelt wird. | * 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. | * 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 | * Damit gewährleisten wir, dass die Rückholfeder in der Ruhelage '''immer''' exakt die 20-fache 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): | Unter diesen Bedingungen ermitteln wir erneut mit ''L_Faktor''=1.'''xx''' den Parameter-Satz für die optimale Lösung (Bestwert): | ||
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Version vom 3. Oktober 2011, 15:11 Uhr
Experiment: Einfluss der Federvorspannung
Frage 1: Bestwert ohne Federvorspannung
Die bisherige Optimierung sollte ohne Vorspannung der Rückholfeder vorgenommen werden. In Abhängigkeit 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 (=Erdbeschleunigung). Um eine gewisse Sicherheit gegen leichtere Stöße zu haben, soll die Feder so vorgespannt sein, dass trotz einer Beschleunigung von a=20 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 20-fache 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 des Vorspannweges s0 der Feder in µm (s0 entspricht in bei Ruhelage der Nadel dem Wert von Feder.dx, den man im Modellexplorer von SimX ablesen kann.)
