Hilfe bei der Berechnung des Drehmoments für meinen selbstgebauten Kakao-Bohnen-Shredder?

Hallo liebe Community,

ich arbeite derzeit an einem Projekt und habe einen Kakaobohnen-Shredder entwickelt, um Kakaobohnen effizient zu brechen. Allerdings stehe ich nun vor einer Herausforderung und benötige eure Hilfe bei der Auswahl eines geeigneten Motors.

Hier sind einige wichtige Informationen:

• Gewünschter Durchsatz: Mein Ziel ist es, etwa 8 kg Kakao-Bohnen pro Durchgang zu brechen.
• Endziel: Ich möchte die Kakaobohnen grob brechen, ohne sie zu Pulver zu zerkleinern.
• Keine Experimente möglich: Leider ist es mir nicht möglich, Experimente durchzuführen, um die benötigte Kraft für das Brechen der Kakaobohnen zu bestimmen, da es sich um ein seltenes Material handelt.

Ich benötige eure Unterstützung in zwei Hauptfragen:

1. Berechnung des Drehmoments: Gibt es Richtwerte oder Schätzungen für die benötigte Kraft, um Kakaobohnen ähnlicher Härte zu brechen? Wie kann ich das Drehmoment berechnen, das der Motor liefern muss, um meinen Shredder effizient zum Brechen der Bohnen zu nutzen?
2. Erforderliche Drehzahl: Welche Drehzahl wäre ideal, um die Kakaobohnen effektiv zu brechen? Gibt es eine empfohlene Drehzahl, die ich bei der Auswahl des Motors beachten sollte?

Da dies mein erstes Projekt dieser Art ist, wäre ich sehr dankbar, wenn jemand mir bei der Berechnung des erforderlichen Drehmoments und der passenden Drehzahl oder mit anderen hilfreichen Tipps und Ratschlägen weiterhelfen könnte.

Vielen Dank im Voraus für eure Unterstützung und Ratschläge!

Mit freundlichen Grüßen,
Alfrage

Answer 1

[Glaskocher]

Du hast dir recht viele Gedanken gemacht und zäumst gerade "das Pferd von hinten auf". Man kann Kakaobohnen recht einfach kaufen.

Du sagst weder, wie lange Du je Charge arbeiten willst, noch hast Du irgendeine Angabe zur Geometrie des Werkzeuges gemacht. Um einen möglichst hohen Anteil der gewünschten Siebfraktion zu bekommen braucht man das Brechverhalten des Originalmaterials. Zu Vortests kann man versuchen, ein ähnlich brechendes Material mit günstigerem Preis zu finden. Möglich wären z.B. Erdnüsse, da sie ebenfalls viel Fett haben.

Das Erste, was Du brauchst, ist also eine Werkzeug-Geometrie, die der Aufgabe gerecht wird. Man kann aber nicht einfach die Drehzahl erhöhen, um den Durchsatz zu steigern. Erhöhte Drehzahl kann zu höherem Feinanteil führen und zur Erhitzung des Mahlgutes, was wiederum das Fett verflüssigt und das Ergebnis erneut verändert.

Theoretisch, wenn Du die passende Untersetzung einbaust, könnte es also ein kleiner Motor schaffen. Dann dauert es je Charge halt ne halbe Ewigkeit. Das Wärmeproblem wäre dann eher im Motor, der permanent mit maximaler Drehzahl läuft und immer kurz vor dem "Knack" an seine Lastgrenze kommt. Andersherum könntest Du einen extrem langsam drehenden Motor mit überdimensionierter Kraft einsetzen, der nie wirklich Last spürt...

Eine andere Frage wäre auch die Temperatur, bei der gemahlen werden soll. Je kälter das Mahlgut, desto spröder wird es. Unter flüssigem Stickstoff kann man Latex wie Glas zu Pulver mahlen, während das Material sich bei Raumtemperatur um das mindesdtens Fünffache dehnen läßt.

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Zusammengefasst:
Eine einfache Lösung dieser technischen Aufgabe läßt sich nicht ohne Tests am Originalmaterial und die Wahl des richtigen Werkzeugtyps finden. Die Dimensionierung des Antriebes ist ziemlich das Letzte, was man macht.