OT: Physikalische Druckberechnung

[Gary]

Abend Leute

Ich habe mal hier eine Beispiel-Skizze hochgeladen.

Darauf sieht man ein einfaches Presswerkzeug, welches 4 t Druck max. liefert.
Die Werkzeuge haben einen Durchmesser von kleinstens 1cm und größtens 10cm.
Wenn ich unterhalb der festen Metallfläche einen Druckmesser hätte, würde er beim Kleinsten und beim Größten Werkzeug wohl stets 4t anzeigen.

Trotzdem meine ich, verhält sich die Kraft im Werkzeug, je nach Größe unterschiedlich?

Und zwar je kleiner das Werkzeug, umso mehr müsste das Pulver im Werkzeug gepresst werden. D. h. wenn ich eine gleichmäßige Dichte des Pulvers im Werkzeug über alle größen möchte, müsste ich vom größten zum kleinsten Werkzeug stehtig mit weniger Druck pressen, um zu erreichen, daß alle Größen gleich stark gepresst werden?

Sehe ich das richtig?
Vom Größten zum Kleinsten Druck ablassen?

Formel müsste so gehen:

F / A =p

Force (Kraft in Newton) / Area (Fläche in mm²) = Druck (pascal...

Viele Grüße

Gary

[Matthias Apsel]

Om nah hoo pez nyeetz, Gary!

1 Pa = 1 N / 1 m²

Verwechsle nicht Druck und Kraft!

Matthias

[Gary]

Hi Matthias

1 Pa = 1 N / 1 m²

Verwechsle nicht Druck und Kraft!

Tu ich doch gar nicht. Um überhaupt Druck zu erzeugen, bedarf es einer Kraft.
Die 4000 kg ergeben doch eine Kraft, die auf das Werkstück drückt. Nur bin ich mir nicht sicher, ewelche Rolle die Fläche spielt, in der Mitte des Versuchsaufbaus. Logischerweise müsste aber unterhalb der festen Metallfläche die selbe Kraft stehen, mit der oben gedrückt wird ?

Gruß Gary

[Matthias Apsel]

Om nah hoo pez nyeetz, Gary!

1 Pa = 1 N / 1 m²

Verwechsle nicht Druck und Kraft!

Tu ich doch gar nicht. Um überhaupt Druck zu erzeugen, bedarf es einer Kraft.

Tust du doch. Zitat: "... müsste ich vom größten zum kleinsten Werkzeug stehtig mit weniger Druck pressen, ..."

Du musst mit weniger Kraft pressen um den gleichen Druck zu erzeugen.

Matthias

[Gary]

Om nah hoo pez nyeetz, Gary!

1 Pa = 1 N / 1 m²

Verwechsle nicht Druck und Kraft!

Tu ich doch gar nicht. Um überhaupt Druck zu erzeugen, bedarf es einer Kraft.

Tust du doch. Zitat: "... müsste ich vom größten zum kleinsten Werkzeug stehtig mit weniger Druck pressen, ..."

Hehe, sehr kleinlich. Ist eine Standortfrage. Aus Sicht der Hydraulikflüssigkeit kann man schon sagen mit weniger Druck... *ggg*

Du musst mit weniger _Kraft_ pressen um den gleichen Druck zu erzeugen.

Aha, sowie ich dachte...

Gruß Gary

[Matthias Apsel]

Om nah hoo pez nyeetz, Gary!

Hehe, sehr kleinlich. Ist eine Standortfrage.

Nein, Druck und Kraft sind verschiedene physikalische Größen.

Aus Sicht der Hydraulikflüssigkeit kann man schon sagen mit weniger Druck... ggg

Dass du in der Hydraulikleitung einen höheren Druck benötigst, um die Kraft an der Presse zu erzeugen, steht auf einem anderen Blatt.

Matthias

[Andreas Pflug]

Ich habe mal hier eine Beispiel-Skizze hochgeladen.
[...] Trotzdem meine ich, verhält sich die Kraft im Werkzeug, je nach Größe unterschiedlich?

Also...
Das Presswerkzeug übt erstmal eine Kraft aus. Die Angabe "4000 kg" als Kraft ist daher irreführend, da hier anstatt einer Kraft- eine Masse-Einheit verwendet wurde. Auf der Erdoberfläche erzeugt diese Masse jedoch eine Kraft von ca. 4000 * 9.81 kg m / s^2 = etwas weniger als 40 kN. Das aber nur am Rande...

Diese Kraft liegt natürlich auch auf der Unterseite des Werkzeugs an, die auf das Pulver drückt. Die Frage ist jetzt, welcher Druck im Pulver erzeugt wird. Druck ist ja bekanntlich Kraft / Fläche. Um diesen Wert konstant zu halten, musst Du die Kraft entsprechend der Fläche (F=pi/2 * D^2; F=Fläche, D=Durchmesser) skalieren.

Die Kraft muss also entsprechend dem Quadrat des Durchmessers angepasst werden: Verringert sich der Durchmesser z. B. von 10 cm auf 1 cm, reicht bereits 1/100 der ursprünglichen Kraft aus, um den gleichen Druck im Pulver zu erzeugen.

Viele Grüße

Andreas

[Texter mit x]

Ergänzend zu den anderen Beiträgen.: Pulver ist keine Flüssigkeit, in Pulver breitet sich der Druck nicht gleichmäßig in alle Richtungen aus und Pulver fließt nicht wie eine Flüssigkeit. Geringe lokale Unterschiede in der Packungsdichte und oder Füllhöhe können bei Pulver großen Einfluß auf den lokalen Druck haben (das hängt auch vom Material und der Partikelgröße und -form ab). Außerdem kommen Wandeffekte dazu, bei langen Zylindern, könnte es im Extremfall passieren, daß im unteren Bereich gar keine Verdichtung stattfindet. Da Du, ich spekuliere mal, eher Scheiben als lange Zylinder pressen willst, kommt mein erster Einwand relativ stark zum Tragen, der zweite Einwand kaum.

[Gary]

Hi Texter mit x

Ergänzend zu den anderen Beiträgen.: Pulver ist keine Flüssigkeit, in Pulver breitet sich der Druck nicht gleichmäßig in alle Richtungen aus und Pulver fließt nicht wie eine Flüssigkeit. Geringe lokale Unterschiede in der Packungsdichte und oder Füllhöhe können bei Pulver großen Einfluß auf den lokalen Druck haben (das hängt auch vom Material und der Partikelgröße und -form ab).

Für sowas gibt es sog. "Rüttelplatten" - kanst du dir so ähnlich wie ein Schwingschleifer vorstellen - nur kleiner und differezierter einstellbar

Da Du, ich spekuliere mal, eher Scheiben als lange Zylinder pressen willst, kommt mein erster Einwand relativ stark zum Tragen, der zweite Einwand kaum.

Genau so ist es.

Die Rechnung von Adreas ist mir noch nicht ganz klar. Wiki schreibt, 1N = 1Kg *m/s².

Ich sehe aber bei einer Presse keinerlei Geschwindigkeit - nur Druck in Kg. Ottonormalverbraucher unterscheiden eben, ob das Gewicht eines Fußballs auf dem Großen Zeh lastet, oder das eines PKW's. Deshalb steht ja auch t (Tonnen) auf der Presse.

Laut Andreas

10cm Durchmesser = 1:1 also volle 4000 KG (max. Leistung der Presse)
9cm
8cm
7cm
6cm
----> hier wären es 1:50 also 2000 KG (halbe Leistung der Presse)
5cm
4cm
3cm
2cm
1cm Durchmesser =1:100 also 40 KG

Wie soll ich das für die geraden größen dazwischen berechnen?

Gruß Gary

PS.: Eigentlich wird ein Pressdruck von 5-8 t empfohlen. Eine Presse mit 4t hab ich zur Verfügung, habe aber gesehen das auch welche mit 6t nicht sehr teuer sind. Und da läge ich genau im Empfehlungsbereich.

Die Probanten die es geben soll findet ihr hier. Die Preise sind nur zu Testzwecken gesetzt und entsprechen in keinster Weise den Schlußendlichen.

[Texter mit x]

Für sowas gibt es sog. "Rüttelplatten"

Kenne ich, die machen es noch schlimmer, wenn sie es nicht richtig machen. Wenn Sie es richtig machen dann ist ja gut.

kanst du dir so ähnlich wie ein Schwingschleifer vorstellen - nur kleiner und differezierter einstellbar

Mein Kollege hatte neulich mit einer Rüttelplatte zu tun die ISO-Container aufnehmen konnte. Gibt es Schwingschleifer die größer sind?

Die Rechnung von Adreas ist mir noch nicht ganz klar. Wiki schreibt, 1N = 1Kg *m/s².

Ich sehe aber bei einer Presse keinerlei Geschwindigkeit

1. Ich sehe auch in deiner Formel keine Geschwindigkeit.
2. Es gibt viele Formeln in der ein Kraft und somit das N vorkommt. (Und sogar N*m und N*m kann was völlig unterschiedliches sein, Arbeit und Drehmoment.)
3. Das ist die Formel für die Kraft die ein Körper ausübt, wenn er beschleunigt wird. Ist die Beschleunigung die Fallbeschleunigung kannst Du berechnen welche Gewichtskraft eine Masse ausübt.

nur Druck in Kg.

Dann steht da was Falsches oder Du siehst was falsch. Druck ist keine Masse (und auch keine Gewichtskraft).

6cm
----> hier wären es 1:50 also 2000 KG (halbe Leistung der Presse)
5cm

Ich hoffe, das fällt auch bei Dir nur unter "temporäre Fehlleistung", sonst müssen wir vor der Pysik erst mal Grundlagen schaffen.

Wie soll ich das für die geraden größen dazwischen berechnen?

Mit der Formel die für den gewünschten Druck und der gegebenen Fläche die erforderliche Kraft ausrechnet.

PS.: Eigentlich wird ein Pressdruck von 5-8 t empfohlen.

Für eine konkrete Vorrichtung oder je Fläche oder was? Oder wofür?

Die Probanten die es geben soll ...

Jetzt spielst Du dich als Gott auf? ;-)

[Gary]

Hi Texter mit x

Mein Kollege hatte neulich mit einer Rüttelplatte zu tun die ISO-Container aufnehmen konnte. Gibt es Schwingschleifer die größer sind?

IMHO - Nein. ;-)

Dann steht da was Falsches oder Du siehst was falsch. Druck ist keine Masse (und auch keine Gewichtskraft).

Aber ein Betonwürfel mit einer Seitenlänge von 1m übt schon eine Menge "Druck" aus, wenn dein Fuß daruter liegt :-)

Für eine konkrete Vorrichtung oder je Fläche oder was? Oder wofür?

Mist, habe es gerade nochmal genauer durchgelesen: 5 bis 8 kbar !!!
für 1,5 CM durchmesser. Jetzt muss ich erst mal schauen, wie ich das in kg hinbekomme und dann entsprechend auf die 10 cm Scheibe hochrechne *gumpf*

[Texter mit x]

Aber ein Betonwürfel mit einer Seitenlänge von 1m übt schon eine Menge "Druck" aus, wenn dein Fuß daruter liegt :-)

Ja, über die Kontakt_fläche_ und der Fuß ist dann auch mehr oder weniger flüssig.

Mist, habe es gerade nochmal genauer durchgelesen: 5 bis 8 kbar !!!
für 1,5 CM durchmesser. Jetzt muss ich erst mal schauen, wie ich das in kg hinbekomme und dann entsprechend auf die 10 cm Scheibe hochrechne *gumpf*

Na immerhin. Auf die Gefahr hin dich zu verwirren, wenn es 5 bis 8 kbar sind (das ist verdammt viel, auf den ersten Blick unglaubwürdig viel), ist die Fläche bzw. der Durchmesser egal für die das gelten soll egal. Wenn Du den Druck schon hast, mußt Du nur noch mit der jeweiligen Probenfläche multiplizieren um zur Kraft zu kommen (Einheiten beachten).

[Texter mit x]

wenn es 5 bis 8 kbar sind (das ist verdammt viel, auf den ersten Blick unglaubwürdig viel), ist die Fläche bzw. der Durchmesser egal für die das gelten soll egal.

Das war etwas blöd ausgedrückt, was ich meinte:

Wenn der Druck fürs Pressen gegeben ist (statt der Masse oder Kraft), ist die Fläche egal, denn im Druck ist die Fläche schon drin.

[Gary]

Abend Texter mit x

Das war etwas blöd ausgedrückt, was ich meinte:

Wenn der Druck fürs Pressen gegeben ist (statt der Masse oder Kraft), ist die Fläche egal, denn im Druck ist die Fläche schon drin.

Aha!

Dann brauche ich die Umrechnung von kbar in pascal, um mit der oben erörterten Formel Arbeiten zu können. Und wenn wir grad schon dabei sind:

Bis 50 t kann ich relativ Preiswert bekommen, dannach wird es unschön teuer :-(

Gruß Gary

[Gary]

Hi

Hab es gefunden:

5kbar sind 500'000'000 pascal (5 mio)

Gruß Gary

[Texter mit x]

5kbar sind 500'000'000 pascal (5 mio)

500 MPa ja, das sind nicht 5 sondern 500 Millionen, also nicht 4 t sondern 400 t, bei 10cm Durchmesser. Wie ich schon sagte, 5kbar sind verdammt viel. Da mußt Du schon aufs Material von Form und Stempel achten, wenn die Werte stimmen.

[Gary]

Hi Texter mit x

500 MPa ja, das sind nicht 5 sondern 500 Millionen, also nicht 4 t sondern 400 t, bei 10cm Durchmesser. Wie ich schon sagte, 5kbar sind verdammt viel. Da mußt Du schon aufs Material von Form und Stempel achten, wenn die Werte stimmen.

Ja das habe ich auch ausgerechnet

Viele Grüße

Gary

[Matti Maekitalo]

Tach auch.

Ja das habe ich auch ausgerechnet

Nach dem Sheet ist die Einheit der Kraft Kilogramm? Hast du gelesen, was hier im Thread geschrieben wurde?

Bis die Tage,
Matti

[Matthias Apsel]

Om nah hoo pez nyeetz, Gary!

Du wolltest doch nicht Kraft, Druck und Masse durcheinander hauen.

1 Newton ist die Kraft, mit der eine Masse von 100g (98,1g) von der Erde angezogen wird. Deshalb Gewichtskraft ist Masse * Fallbeschleunigung.

1kg Masse entspricht dann 10 N Gewichtskraft 1 t Masse entspricht dann 10 kN Gewichtskraft.

Wenn die Presse jetzt in der Lage ist, eine Kraft von 40 kN zu erzeugen, spricht man umgangssprachlich von einer Kraft von 4 Tonnen.

Um den entsprechenden Druck zu erhalten, musst du die Kraft durch die Fläche dividieren, ensprechend F = p * A, wenn der Druck bekannt ist, und du die Presskraft erhalten möchtest. Achte dabei auf die Einheiten! Wenn du die Kraft in Newton haben möchtest, muss der Druck in Pascal und die Fläche in Quadratmetern verwendet werden.

Matthias

[Gary]

Hi Matthias

-----------------------------------------
Für 10 cm Disc

F=p*A | Umformen

F

• = p | Einsetzen
  A

40'000 N
--------    =  P | +-
0.007854 m2

5'092'946,26 =  p (pascal)
------------------------------------------
Für 1 cm Disc

F=p*A | Einsetzen

F= 5'092'946,26 p * 0,00007854 m² |+-

F= 400 N

--------------------------
Also 4000 kg und 40 kg...
--------------------------

Mit der Formel kann ich den jeweiligen Druck ausrechnen.

Danke an alle

Gruß Gary

[Texter mit x]

---

Also 4000 kg und 40 kg...

Mit der Formel kann ich den jeweiligen Druck ausrechnen.

Tu das dann aber auch und approximiere die Werte dazwischen nicht irgendwie.

PS.: Du hast den Druck ausgerechnet, mit dem Du alle Proben gleich beaufschlagen kannst und mit dem Du auch die größte Probe mit deiner Presse noch schaffst. Nur ist das auch der Druck der für das ereichen deines Ziels notwendig oder geeignet ist?

[Gary]

Hi Texter mit x

PS.: Du hast den Druck ausgerechnet, mit dem Du alle Proben gleich beaufschlagen kannst und mit dem Du auch die größte Probe mit deiner Presse noch schaffst. Nur ist das auch der Druck der für das ereichen deines Ziels notwendig oder geeignet ist?

Nein, ich schrieb ja in einem Posting hier im Thread das 5 bis 8 t als optimal gelten. Und die Presse mit der ich "liebäugle" hat 6t als maximalwert, den Rest breche ich runter. Ich werde sowieso einige Versuche fahren müssen, da laut meinen Informationen zwei unterschiedliche Verfahrenswege vorliegen - was die Herstellung - vor allem den Brennvorgang betrifft.

So denn, muß los ...

Gruß

Gary

[Texter mit x]

Nein, ich schrieb ja in einem Posting hier im Thread das 5 bis 8 t als optimal gelten.

Und warum presst Du dann die 1cm-Probe nur mit 40 kg? Wenn Du eine Probe mit einem Meter Druchmesser pressen würdest, würden dann auch 5 bis 8 t ausreichen? Willst du das Geld nicht lieber für einen guten Zweck spenden?

Ich habe nicht umsonst gefragt, wofür diese Angabe "5 bis 8 t sind optimal" gemacht wurde, die kann nur für eine bestimmte Fläche gelten.

[Andreas Pflug]

Die Rechnung von Adreas ist mir noch nicht ganz klar. Wiki schreibt, 1N = 1Kg *m/s².

Ich sehe aber bei einer Presse keinerlei Geschwindigkeit - nur Druck in Kg. [...]
Ottonormalverbraucher unterscheiden eben, ob das Gewicht eines Fußballs auf dem Großen Zeh lastet, oder das eines PKW's. Deshalb steht ja auch t (Tonnen) auf der Presse.

Ich sehe da auch keine Geschwindigkeit sondern eine Masse (in kg) und eine Beschleunigung (in m/s^2). Kraft ist nämlich Masse * Beschleunigung. Damit wird z. B. auch ausgedrückt, dass eine Masse von 1000 kg auf dem Mond eine andere Kraft auf Deinen Zeh ausüben würde als auf der Erde.

Laut Andreas

10cm Durchmesser = 1:1 also volle 4000 KG (max. Leistung der Presse)
9cm
8cm
7cm
6cm
----> hier wären es 1:50 also 2000 KG (halbe Leistung der Presse)
5cm
4cm
3cm
2cm
1cm Durchmesser =1:100 also 40 KG

Davon distanziere ich mich ... ;-)

Um das ganze nochmal von vorne aufzudröseln: Du hast, wie anderswo erwähnt, eine Hydraulikflüssigkeit, in der ein Druck p1 von mehreren kbar (= mehreren 10^5 kPa) vorherrscht. Mit dieser Flüssigkeit wird eine Seite eines kreisförmigen Stempels mit einem Radius r1 gepresst.

Die daraus resultierende Kraft ist [latex] F_1=\pi r_1^2 p_1 [/latex]. Auf der anderen Seite hat der Stempel einen Radius r2. Die Kraft dort ist aber immer noch F1, damit kann man dann den Druck p2 im Pulver angeben (unter der Voraussetzung, dass sich das Pulver isotrop verhält etc.):

[latex] p_2=\frac{F_1}{\pi r_2^2} = p_1\frac{r_1^2}{r_2^2} [/latex].

Rechenbeispiel: Der Druck in der Hydraulikflüssigkeit sei 4 kbar, der Stempeldurchmesser sei oben 10 cm, d. h. Radius = 5 cm. Laut obiger Rechnung kommt dann für F1 eine Kraft von [latex] 10^6 \pi [/latex] N  [latex] = 3.1416\ldots [/latex] Mio. N heraus. Auf der Erde entspräche dies der Gewichtskraft einer Masse von ca. 320 Tonnen. Mir kommt das verdammt viel vor (vor allem, wenn das auf einem 10 cm breiten Stempel aufliegen soll), daher solltest Du nochmal prüfen, ob in der Flüssigkeit tatsächlich mehrere kbar vorherrschen.

Wenn der zweite Stempel einen Durchmesser von 1 cm hat, wäre der Druck p2 im Pulver 100 mal größer (r1^2 / r2^2). Die Zwischenwerte dürfen nicht linear interpoliert werden, auch hier geht der Quotient aus beiden Radien (oder Durchmessern, was auf's gleiche hinauskommt) quadratisch ein.

Viele Grüße

Andreas

[Albert Einstein]

Wenn ich unterhalb der festen Metallfläche einen Druckmesser hätte, würde er beim Kleinsten und beim Größten Werkzeug wohl stets 4t anzeigen.

weil Tonnen keine Einheit für Druck ist.

[Gary]

Hi Albert Einstein

Wenn ich unterhalb der festen Metallfläche einen Druckmesser hätte, würde er beim Kleinsten und beim Größten Werkzeug wohl stets 4t anzeigen.

weil Tonnen keine Einheit für Druck ist.

Ja aber hast _du_ nicht die Relativitätstheorie erfunden? Quasi Druck ist Relativ? :)

Gruß Gary