Leistung (P) ist Arbeit (W) / Zeit (t),

Arbeit ist Kraft (F) *Weg (s),

Druck (p) ist Kraft * Fläche (A),

Volumenstrom (Q) ist Fläche * Weg / Zeit

also

P = W / t

W = F * s

p = F / A --> F = p * A

Q = A * s / t 

Einsetzen

P = F * s / t

P = p * A * (s / t) 

P = p * Q --> p = P/Q

in SI-Einheiten

P = 0,4 kW = 400 W

Q = 3 l/min = 5 * 10^-5 m³/sec

p = 400 / 5 * 10^-5 Pa = 8 * 10^6 Pa = 80 bar

...zur Antwort

Die Kraft eines Hydraulikzylinders berechnet sich aus dem anstehenden Druck und der wirksamen Fläche des Zylinders. F = p / A. Kraftverluste ergeben sich z.B. durch die Reibung der Dichtungen. Der Verlust ist aber nicht sehr groß, geschätzt kleiner als 10%.

Eine Leckage im Zylinder oder in den Schlauchleitungen kann natürlich einen Druckverlust zur Folge haben, allerdings hats Du ja eine Pumpe die den Verlust wieder ausgleicht. Solange die Pumpenförderleistung größer als die Leckage ist, bleibt die Zylinderkraft gleich.

Was sich bei einer Leckage natürlich ändert, ist die Ausfahrgeschwindigkeit des Zylinders.

...zur Antwort

Hier findest Du ein Datenblatt für proportionale Stromregler: http://downloads.hawe.com/7/5/D75571-de.pdf

Du musst aber bedenken, dass damit der zugeführte Volumenstrom abgedrosselt wird. Wenn der Volumenstrom von einer Konstantpumpe kommt, dann läuft das überschüssige Volumen über das Druckbegrenzungsventil und erzeugst damit Wärme.

Besser ist es, wenn Du eine Möglichkeit hast, den zugeführten Volumenstrom zu steuern oder zu regeln.

...zur Antwort

Energiespeicher mit Federn?

Hallo zusammen,

mich verfolgt seit einiger Zeit eine Energiespeicher Idee von der ich weiß das sie umsetzbar ist, aber nicht weiß ob sie effizient ist. Vielleicht gibt es hier Techniker oder Maschinenbaustudenten oder Ingeneure die meine Idee einschätzen, oder auch berechnen können?

Hier die Idee:

Bei der Idee handelt es sich um einen elektrisch- mechanischen Speicher, zum verlustarmen speichern von elektrischer Energie, auch über längere Zeiträume.

Hierzu treibt ein aus Wind oder Photovoltaikstrom gespeister Elektromotor eine Hydraulikpumpe an, die über einen Hydraulikzylinder eine mechanische Feder spannt.

Ist der Speicher voll, oder zu wenig Energie vorhanden um den Motor zu betreiben, kann der hydraulische Kreis angehalten werden, was vor ungewollter Entladung schützt.

Sollte kein Wind oder keine Sonne vorhanden sein, kann das System über eine Kreislaufumkehr die mechanisch gespeicherte Energie in elektrische zurückwandeln.

Hierzu drückt die Feder das Hydrauliköl zurück aus dem Zylinder, treibt die Hydraulikpumpe an, die jetzt als Hydraulikmotor wirkt, diese treibt den elektrischen Motor an, der jetzt als Generator wirkt.

Das Anhalten des Kreislaufes ermöglicht das speichern von Energie, auch über längeren Zeitraum ohne Entladeverluste.

Der Hydraulikkreislauf ermöglicht eine kontrollierte und genau dosierte Abgabe der Federenergie, die sonst nur schwer zu kontrollieren und zu dosieren wäre.

Das Grundprinzip entspricht dem des Pumpspeicherkraftwerks, nur in kompakter Bauweise und ohne Umweltbeeinträchtigungen in Form von Landschaftsbeeinträchtigung.

Kann leider die Anlage nicht berechnen und auch keinen Prototyp bauen.

Aufgrund der Speicherproblematik in Zusammenhang mit der Energiewende hätte ich gerne Gewissheit ob diese Idee eine Chance hat und es sich lohnt weiter zu verfolgen, oder ob es eine Schnapsidee ist.

Freu mich auf Eure Unterstützung

Gehtodergeht?

...zur Frage

Eine ähnliche Idee geistert schon seit längerem durch die Welt:

https://digital.oup-fluidtechnik.de/o-p-fluidtechnik-10-2020/64372605/15

Hier ist die Speicherung nicht durch Federn sondern durch Luft bzw. Gaskompression, das wird ganz klassisch heute auch bei Hydraulikspeichern so realisiert.

Ich halte das für einen aussichtslosen Weg.

  1. Die Wirkungsgradverluste sind bei der mehrfachen Umwandlung der Energie relativ groß (mechanisch -> elektrisch -> mechanisch -> Kompression (Feder oder Gas) -> mechanisch -> elektrisch)
  2. Die Baugröße so eines Systems ist im Vergleich zu einer Batterie deutlich größer. Mit einer 12 V Autobatterie mit 100 Ah speicherst Du 1200 Wh = 4320 kJ. Bei einer Feder die Du mit 10 kN (entspr. 1000 kg) einen Meter komprimierst wärst Du bei 5000 Nm = 5 kJ.

Hier steht auch noch was interessantes dazu:

https://www.vde-verlag.de/buecher/leseprobe/9783800735969_PROBE_01.pdf

...zur Antwort

Die Faustformel ist:

Marathonzeit = 2 x HM-Zeit+10 min bei Dir also 3 h 20 min

Untrainiert dürfte das aber unrealistisch sein und ich würde es auch nicht probieren.

Probier mal, ob Du über 35 km einen Schnitt von 5:10 min halten kannst. Das schaffst Du im Wettkampf dann auch über 42 km und Du kommst mit 3 h 47 min raus. Das ist dann schon ein respektables Ergebnis für den ersten Marathon.

Viel Erfolg dabei.

...zur Antwort

zu 1. Ja, aber sehr selten. Von 25 Läufen im Monat weniger als einer. Wenn, dann so nach 5-6 km.

zu 2. Nein, mit Sicherheit nicht. Wenn ich mal auf das Laufband muss, weil sonst nichts geht, dann langweile ich mich zu Tode. Das ist für einen Flow sicher nicht förderlich.

...zur Antwort

Die Kolbenfläche in cm² ist 4,1 cm ^2 * Pi / 4 = 13,2 cm²

1 bar = 10 N/cm², d.h. 57 bar = 570 N/cm²

Die Kraft des Hydraulikzylinders ist Druck * Fläche (p * A): 570 N/cm² * 13,2 cm² = 7524 N

Ich nehme an, der Hebel soll die Kraft übersetzen (nicht untersetzen):

F2 = a2/a1 * F1 mit a2 = 890 und a1 = 350 und F1 = 7524 N

F2 = 890/350*7524 N = 19132 N

...zur Antwort

Wie schon von Teifi erwähnt, rechnen Läufer meist mit min/km statt in km/h, da lassen sich Endzeiten dann einfacher ausrechnen: z.B. 5 km mit 5 min/km sind 25 min.

Trotzdem lassen sich die meisten Uhren auch auf km/h einstellen. Ich habe aktuell eine Garmin Forerunner 935, da kann ich beides anzeigen lassen (und auch Meilen/h und min/Meile).

https://buy.garmin.com/de-DE/DE/p/564291

...zur Antwort

Die Strecke (s) ist Geschwindigkeit (v) * Zeit (t): s(t) = v(t)*t

Mit v(t) = a(t) * t + v0 (Anfangsgeschwindigkeit)

mit a(t) = k*t bekommst Du v(t) = k*t² + v0 .

Bei t = 0 ist v = 10 m/s, d.h. v0=10 m/s

Bei t=10 s ist v=20 m/s , d.h. 20 m/s = k * 10² s² + 10 m/s , d.h. k = 10/100 = 0,1

Einsetzen s(t) = (k * t² + v0) * t mit t=10 und k=0,1

s(10) = (0,1 * 100 + 10) * 10 = 200 m

Ich hoffe, ich habe mich nicht verrechnet ;-)

...zur Antwort

Einfach gesagt ist das ein kleines Ventil mit dem ein großes Ventil betätigt wird.

Hier ist das ganz gut erklärt: https://www.lehrerfreund.de/technik/1s/Hydraulische-Antriebe-9-Wie-funktioniert-ein-vorgesteuertes-Wegeventil/3802

Das bezieht sich zwar auf Hydraulik, das dürfte aber bei Pneumatik ähnlich sein.

...zur Antwort

Die Flächen hast Du ja schon ausgerechnet (nehme ich an):

  • Druckkolben: 28,27 cm² = 2827 mm²
  • Arbeitskolben: 113,1 cm² = 11310 mm²

Das Übersetzungsverhältnis ist das Verhältnis der Flächen (113,1 / 28,3) oder das Verhältnis der Kräfte 6000 N / 1500 N also 4

Den Druck kannst Du mit Kraft durch Fläche ausrechnen - jeweils bezogen auf die entsprechende Fläche, also

  • 6000 N / 11310 mm² = 0,53 N/mm²
  • 1500 N / 2827 mm² = 0,53 N/mm²

Pascal ist die SI-Einheit also N/m² mit 1m² = 1000 mm * 1000 mm = 1000000 mm² kommst Du also auf 0,53 * 1000000 = 530000 Pascal

1 bar = 100000 Pascal

5300000 / 100000 = 5,3 bar

...zur Antwort

Du rechnest die Geschwindigkeit aus mit der Läuferin A gelaufen ist (Weg / Zeit - (42,196 - 1,5) / 2:22:49 und multiplizierst das mit der Reststrecke.

Bei Läuferin B addierst Du 18 s zu den 2:22:49 und machst das gleiche.

Bei Läuferin C brauchst Du nur die 293 s zu der Zeit von Läuferin B addieren.

Bei Läuferin D musst zu die 1,5 km / 18,815 km/h teilen dann bekommst Du die Zeit die Du zu der Zeit am Messpunkt addieren musst.

Mit Stunden:Minuten:Sekunden lässt es sich schlecht rechnen. Am Besten rechnest Du alle Zeiten in Sekunden um und zum Schluss wieder in hh:mm:ss zurück.

Das sollte rauskommen (wenn ich mich nicht verrechnet habe):

Viel Spaß beim Homeschooling ;-)

...zur Antwort

Ich bin in Biel dreimal die 100 km gelaufen, allerdings vorher auch ein schon ein paar Marathons. Dein Unterfangen halte ich für ziemlich sinnfrei aber Du bist ja noch jung genug, um etwas Unsinn zu machen ;-)

Ein paar Hinweise zu Biel:

  • Mindestalte in Biel ist 18, das solltest Du bis dahin erreicht haben.
  • Die Zielschlusszeit beträgt 21 Stunden, d.h. wenn Du marschierst, musst Du das schon stramm machen und durchziehen, Pausen sind da nicht drin.
  • Biel ist ein teures Pflaster, sowohl die Gebühren für den Lauf als auch das verweilen vor Ort. Es gibt deutlich günstigere 100 km Läufe, z.B. der Auenseelauf in Leipzig. Wenn Du es nur probieren willst kannst Du dir auch bei Dir zu Hause eine 10 km Rundstrecke suchen und die 10 mal ablaufen.
  • Biel hat im kommenden Jahr ein andere Konzept, keine 100 km Rundstrecke sonder 5 x 20 km. Gestartet wird in der Nacht, die ersten 10 h siehst Du meistens gar nichts, danach ist die Orginalstrecke auch nicht so besonders reizvoll.
  • Wenn Du untrainierst eine Strategie suchst: Versuch gar nicht erst zu laufen sondern direkt flott zu marschieren. Es gibt etliche die das auch machen, Du bist da hinten nicht alleine. Ich denke aber auch, dass Du nach 30 - 50 km fertig bist.

Tatsächlich gibt es aber einfachere Möglichkeiten sich selbst zu quälen.

...zur Antwort

Mit einer 5 km Zeit kannst Du nicht viel hochrechnen, wenn Du es trotzdem versuchen willst, hier ist ein Rechner dafür: https://www.runnersworld.de/tools/wettkampfzeit-rechner/

Ich halte die Ergebnisse für sehr optimistisch. Ich denke, wenn Du im Halbmarathon 1:35:00 schaffst, sind im Marathon 3:30:00 drin.

Dazu solltest Du aber vorher ein paar 35 km Läufe gemacht haben.

Viel Spaß beim Training.

...zur Antwort

Wenn Du die Daten auf Garmin (https://connect.garmin.com/signin) hochlädst, kannst Du die Streckenverläufe vergleichen. Da Du vermutlich auf Wegen läufst, kannst Du auch sehen, wo Abweichungen von der Strecke sichtbar sind. Du könntest dort auch die Strecken nochmal nachmessen.

Wenn beide Strecken stimmen, dann bist Du deutlich schneller gelaufen ;-)

...zur Antwort

Pro m Wassersäule beträgt der Druck 1 bar.

Eine Formel zur Berechnung der Wandstärke findest Du hier:

https://www.schweizer-fn.de/rohr/festigkeit/festigkeit.php#wanddicke_zylinder

Zur zulässigen Spannung im Plexiglas habe ich was von 5-10 MPa gefunden (https://www.plexiglas.de/de/service/faq?category=24&question=78), das musst Du für Dein Material nochmal prüfen.

...zur Antwort

Hallo,

mit welcher Antriebsart vergleichst Du die Hydraulik? Warmlauf- und Nachlaufzeiten hast Du bei den meisten anderen Antriebsarten ja auch nicht.

Die Temperaturabhängigkeit des Hydraulikmediums verändert weniger die Leistungsfähigkeit sondern eher die Dynamik, da sich mit der Temperatur die Viskosität des Mediums ändert. In der Regel ist das aber in den "normalen" Temperaturbereichen (20°C - 60°C) gut beherrschbar.

...zur Antwort