Hallo Kollegen der Holzfraktion,

mich beschäftigt seit einiger Zeit die Frage wie wird die Spaltkraft eines Holzspalters berechnet, bzw. rechnen alle gleich damit ich Vergleichsmöglichkeiten habe.

Es gibt die grundsätzlichen Möglichkeiten Kraft über die große Kolbenfläche und den Betriebsdruck zu berechnen und die andere Möglichkeit, nach meiner Meinung nach die Richtige, die eigentliche Spaltkraft also jene welche senkrecht von den Keilflächen nach aussen wirkt zu berechnen. Zu der letzteren Möglichkeit fehlt mir jedoch die Formel dies zu tun. Weiterhin fehlt mir die Information ob dies richtig ist wie von mir angedacht.

Ich freue mich auf konstruktive Antworten.

Gruß

Akazie

Hallo,

die reine Kolbenkraft kann man ja ausrechnen oder im datenblatt von den herstellern mal nachsehen, zur not was vergleichbares.

Die kräfteberechnung für die benötigten kräfte würde ich sagen, geht nur sehr sehr bedingt.

benutz mal die suche, dann wirst du hier viele angaben finden, welches holz in welcher dimension mit welchen drücken und spaltkeilen alles geht.

Grüße Buddy

Hallo Buddy,

mir geht es weniger darum welches Holz mit welchen Druck/Kraft zu spalten ist. Dies ist sicher sehr subjektiv und von vielen Faktoren wie Keilwinkel, Reibung, Trocknungszustand des Holzes uvm. ab.

Mir geht es darum ein Maß für die "mögliche Spaltkraft" zu finden die nunmal rechtwinklig zu den Keilflächen wirkt. Die mögliche Kraft ist sicher eine Verbindung von senkrechter Kraft des Zylinders und des Keilwinkels.

Ein, wenn auch hinkender, Vergleich ist das Eintreiben eines Messers oder eines Unterlegkeiles in den Holzstamm. Jeweils deutlich unterschiedliche radiale und axiale Kräfte in beiden Fällen.

Gruß

Akazie

Hallo,

ok, das ist dann reibung und ich denke mal vektorrechnung.
ich schau mal nach was ich da machen kann. kann aber nen moment dauern.

achja, axial und radial sagt man eigentlich nur wenn es zylindrische körper sind, oder zumindest rotationssymetrisch.

hier spricht man von normal, tangential, vektoren und zug/druckkräften...

mal ganz grob gesagt

GRüße Buddy

hallo,

also mal recht einfach, also mit ein paar vereinfachung kannst du denke ich mal wie folgt rechnen.

schau dir bitte mal folgenden film an, da ist ein schnittbild der kräfte drin.

ich richte mich nach der bezeichnung.

http://www.swissmem-berufsbildung.ch/d/ ... 67D59F.wmv

es ist hier egal ob kegel oder keil, da wir die vereinfachte reibung verwenden, die davon ausgeht, das eine berührung an nur 3 punkten stattfindet. daher ist auch die größe egal, wichtig ist hier nur der winkel a (hier eigentlich Alpha) a/2 ist dann der winkel von der lotrechten und einer kegelflanke.

Fn= [(Fa)*(sin a/2)]

dann ist unter berücksichtigung der reibung die Kraft Fr die senkrecht zu Fa steht Fr=Fn*µ

µ mußte dir mal aus einer Tabelle suchen.

ich hoffe ich ahbe da jetzt auf due schnelle kein dummen fehler eingebaut, sollte aber so passen.

Denk aber bitte dran, das es eine starke vereinfachung ist. im realen betrieb wirst du noch scherkräfte und eine andere reibung haben, äste werden da auch noch sein, die noch viel größere kräfte brauchen wie die schwerkräfte bei kleinen fasern zum durchtrennen, wenn es mal verwachsen ist.

Grüße Buddy

Hallo Buddy, Hallo Holzfraktion

ich habe versucht die Formel in eine kleine Excel-Datei einzuarbeiten, als Anhang beigefügt. Ziel ist es dabei die Veränderung der Spaltkräfte zu veranschaulichen bei Veränderung von Betriebsdruck, Zylinderdurchmesser und Keilform. In der ersten Datenzeile sind die Formeln enthalten. Die Werte in den blauen Feldern können überschrieben werden. Von gelben Feldern die Finger weg lassen, da sind die Formeln drin. Auf den reduzierenden Wert der Reibungszahl habe ich verzichtet, da für den Vergleich nicht notwendig.
Ich denke bei dieser Datei auch an die vielen Selbstbauer von Spaltern.


Gruß

Akazie

Hallo,

schonmal ne schöne sache dein Rechner!

ich würde aber noch ein paar dinge ergänzen.

Fr=Fn*µ dann haste die kraft die senkrecht zur einschubkraft wirkt. Die ist denke ich mal interessanter.

dann fehlt mir da noch der verlust durch reibung im zylinder. Das sind nochmal als Faustregel 40% weniger, die sich aus Reibungsverlusten im Zylinder, Druckverlusten durch leistungen, verbindungen und ventielen ergeben und sogar durch die bewegung des kolbens.

Grüße Buddy

Hallo Buddy, Hallo Holzfraktion,

anbei die mit dem Wirkungsgrad von 60% ergänzte Datei (40% Verlust)

Bitte noch kurze Info in welchen Feld die Reibungszahl ergänzt werden soll.

Gruß

Akazie

Hallo,

der wert sollte sich um 0,8 bis 0,5 bewegen, wenn ich den so auf die schnelle suche. also nochmal ordentlich weniger an kraft die "über" bleibt.

Grüße Buddy

Achtung! Beitrag geändert! Die hier von mir gemachten Aussagen waren falsch. Der von Buddy verlinkte Film entspricht wirklich den Kraftverhältnissen.
Ich bitte vielmals um Entschuldigung für meine Vorwürfe an die Verfasser des Films.

Hallo,

Manfred, deinen ausführungen kann ich nicht ganz folgen, ist aber auch nicht so wichtig, es ging mir da nur um die bezeichnung der kräfte..

das ding ist ja, das es ein werkzeug zur groben abschätzung ist. Welches problem wir hier haben ist, das niemand wirklich sagen kann bei welchen situationen die selbst stark standatisiert sein können, sagen kann wieviel kraft man benötigt um den stamm zu teilen.

das ist das wichtige, wie kann man bestimmen wie groß die kraft sein muß, damit man bei welchem holz mit wie starken verwachsungen und ästen teilen kann. wie viel größer ist die benötigte kraft, wenn gleich zu anfang noch ein ast quer liegt...

der erste wichtige schritt ist getan, nun kommt der größere zweite.

Grüße Buddy

Buddy hat geschrieben: wie kann man bestimmen wie groß die kraft sein muß, damit man bei welchem holz mit wie starken verwachsungen und ästen teilen kann. wie viel größer ist die benötigte kraft, wenn gleich zu anfang noch ein ast quer liegt...

Hallo Buddy,

rechnerisch gar nicht. Dazu könnte man doktorarbeitenlang Finite-Elemente-Modelle von verschiedenen Hölzern aufstellen, und zu Tode rechnen. Für die Erstellung der Modelle brauchst du aber Versuchsdaten. Hast du die Versuchsdaten, tut es auch eine Schätzung über den Daumen, und du kannst dir das Rechnen sparen:

Manometer in die Zuleitung zum Hubzylinder einbauen.
Spaltkeil und Holz deiner Wahl einsetzen.
Spalten, und dabei den Druck beobachten. Maximalwert merken.
Aus dem max. Druck beim Spaltvorgang und den Zylinderabmessungen die Kraft ausrechnen.
Das machst du mit ein paar verschiedenen Hölzern, und wenn gewünscht Keilen.
Daraus bastelst du dir eine Tabelle:
Eiche, so dick, so viele Äste -> Kraft
Eicke, so dick, keine Äste -> Kraft
Fichte, so dick, so viele Äste -> Kraft
Fichte, so dick, keine Äste -> Kraft
usw.

Durch vergleichen dieser Werte kannst du schnell sagen,
wie viel Kraft du auf deinen Keil geben musst, wenn du ein x-beliebiges Holz vor dir hast.

VG,
Manfred

meine meinung

nur wer soll das machen? der muß schon einen ausgesprochenen spiueltrieb haben um es zu machen und auch zu notieren und tabellarisch erfassen.

ich denke aber mal, das wir hier schon mit schätzungen leben werden können.

aber die eigentliche frage ist ja denke ich mal gut gelöst worden von akazie.

Grüße Buddy

Wenn du das Excel-File meinst:
Die Kraftangaben für die Hubzylinder sind schon OK.

Der Rest ist ohne jede Aussagekraft. Da 1. eine Momentbetrachtung, und 2. die Formal falsch ist. Richtig wäre: Fn = Fa x sin(a); a = halber Keilwinkel.
Die Formeln in der Tabelle sind jeweils eine grobe Näherung mit sin(a) und tan(a) ungefähr gleich a (im Bogenmaß) für kleine Winkel, also für eine Abschätzung akzeptabel.

Da steht nur, dass der mittlere Spalter einen anderen Keilwinkel hat.
Wenn du überall den gleichen Keil verwendest, kommt nur der Unterschied der Hubzylinder zum tragen.
Andererseits kannst du dir für die Momentbetrachtung jeden Zylinder durch einen kleineren Keilwinkel (mit der falschen Formel, bzw. einen größeren Keilwinkel mit der richtigen Formel) schönrechnen.
Das bringt nichts.

VG,
Manfred

Hallo Manfred,

die Formel ist in soweit richtig als das mit dem halben Keilwinkel gerechnet wird. Sicherlich kann und will ich auch keine Doktorarbeit daraus machen.
Ich denke den Zweck des Vergleichens zwischen einzelnen Spaltern müsste eigentlich erfüllt sein.

Zu deinen Ausführungen fällt mir auf, das mir in den Ausführungen lediglich geschildert wird was falsch ist, einen Lösungsansatz ist leider darin nicht enthalten. Ich kann mir nicht vorstellen, daß es nicht möglich ist ein Gedankenmodell zu erstellen mit dem ich in ausreichender Genauigkeit die Situation nachempfinden kann.

Eine Versuchsreihe aufzubauen stellt leider keine Lösung dar, ich denke aus dem Zeitalter "Versuch und Irrtum" sollten wir heraus sein.

Gruß

Akazie