Software: SimX - Nadelantrieb - Wirkprinzip - Federvorspannung

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Experiment: Federvorspannung berücksichtigen

Frage 1: Bestwert ohne Federvorspannung

• Zykluszeit?
• Ruheposition der Nadelspitze?
• Ankerdurchmesser?
• Elastizitätskonstante der Rückholfeder?
• Einschaltzeit des Magneten?
• Wert der Vorspannung s0?

Frage 2: Bestwert mit Federvorspannung

Die Vorspannung muss 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 den Parameter-Satz für die optimale Lösung (Bestwert):

• Zykluszeit?
• Ruheposition der Nadelspitze?
• Ankerdurchmesser?
• Elastizitätskonstante der Rückholfeder?
• Einschaltzeit des Magneten?
• Wert der Vorspannung s0?

... hier geht es bald weiter!

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