Arbeit an Steigungen und Neigungen

[Colorado]

Ich glaube es ist besser wenn wir die Formel mit dem Minus weglassen. Denn die Hangabtriebskraft wirkt immer nach unten. Versuche mal, eine Kräfteskizze anzufertigen, sonst kommen wir hier glaube ich nicht weiter. Hier findest Du als Hilfe eine komplett durchgerechnete Aufgabe mit Skizze:

Wagen am Hang

Freundliche Grüße

[Peter Stephan]

Hallo Kaspatoo & Colorado und sorry dass ich mich erst wieder so spaet einschalte!

Kaspatoo, ich glaube du wirst es in der Praxis schwer haben eine Annäherungs- Formel zu erstellen, die dir bei verschiedenen Steigungsverhaeltnissen rueckschluesse auf den Enerergie Verbrauch erlaubt.

Soweit ich das bisher verfolgt habe hat dir Colorado bisher erstmal den besten Ansatz geliefert den man dafür verwenden kann. So könntest Du vorgehen bis zur Berechnung des Benötigten Kraftaufwandes.

Das Problem das ich nun sehe ist Folgendes:
Damit hast du dann die Kraft die du aufwenden Musst um eine Steigung hoch zu kommen. OK, aber wie willst du eine Formel Aufstellen, die dir für verschiedene Antriebe daraus die Kraft errechnen kannst, die du in Form von Benzin, oder Strom in das System geben musst.

Dazwischen liegen Wirkungsgrade der Motoren, sowie Wirkungsgrad Verluste in den Übersetzungen (Getrieben). Mann könnte jetzt einfach sagen, nehme ich die Angabe des Durchschnittlichen Wirkungsgrades laut Hersteller.

Aber ich glaube dass diese Angabe gerade auf deinen Fall nicht mehr anwendbar ist!
Der Wirkungsgrad eines Motors und speziell seine Varianz hängt ganz stark von seiner Bauweise ab.

Beispiel: Stell dir mal einen Traktor vor. Der hat z.B. einen sehr grossvolumigen Zylinder und ist auf niedrige Drehzahlen optimiert. Wenn du mit dem Langsam faehrst (z.B. 10 km/h) wird der wahrscheinlich keine Grossen verbrauchsunterschiede Aufweisen. Egal ob du gerade oder eine leichte Steigung hoch fährst. Preschst du mit dem aber bei hoechstgeschwindigkeit durch die Gegend, werden sich auch leichte Steigungen im Gelände viel stärker bemerkbar machen.

Eine Harley sollte z.B. das gleiche Verhalten aufweisen. Stichwort ist hier wieder verhaeltnissmaessig Grossvolumiger Verbrennungsraum im Verhältnis zur bewegten Masse und ein Motor Design das sein Wirkungsgrad Optimum bei niedrigen Drehzahlen erreicht.

Alleine schon der Motor vieler kleinvolumige Zweitakt Motorräder z.B. leben davon das ihr Wirkungsgradoptimum auf eine relativ hohe Drehzahl ausgelegt ist. Sprich ein solches Gefährt verhält sich bei einer Steigung ganz anders im Verbrauch. Das wird auch bei geringen Geschwindigkeiten mehr Sprit schlucken waehrend es bei hohen geschwindigkeiten (drehzahlen) auch an Steigungen relativ gesehen weniger verbaruchen wird.

Ich glaube da liegt eine Tückische stolperfalle in deinem Vorhaben.

Und der kannst du glaube ich nur entkommen, wenn du deine ganze Betrachtungsweise in 2 Teilelemente aufteilst.
1.) Das bestimmen der effektiv benötigten Kraft / Energie am Antriebsradad, so wie Colorado das aufgezeichnet hat.
2.) Das entwickelt einer Faustformel für meinen oben angesprochenen Pferdefuss.

Und den wirst du nicht mehr sauber aus Physikalischen Gesetzen ableiten können.
Das effektivste was ich mir da vorstellen kann ist noch eine Motoren Typ / Leistungs- Charakteristik aufzustellen und dass dann in einer Parameter Tabelle (Datenbank) zur Verfügung zu stellen. Sprich du musst deine Motoren unbedingt Katalogisieren & Klassifizieren.

Bei Benzin Autos sollte das noch recht gut gehen, da es dort schon vom Hersteller Wirkungsgrad Daten gibt, welche sich auf Wirkungsgrade bei verschiedenen Belastungstypen & Drehzahlen beziehen.

Diese Daten gibt’s aber nur, weil das ausgereifte Serienprodukte sind. Ich schätze mal, wenn du das gleiche für Elektro- Antriebe bekommen willst wird es ungleich schwerer.

Ganz einfach deshalb, weil man da weniger Erfahrung (und damit Daten) über reale Modelle hat (wie willst du z.B. an solche Daten für eine selbst Entwicklung ran kommen).


Kaspatoo, ich hoffe ich konnte dir meine Bedenken verständlich machen und ich hoffe es frustriert dich nicht zu sehr (diskutier das Wirkungsgrad Problem auch mal mit deiner Projekt Gruppe).

Colorados weg ist ein Guter und gangbarer, aber ich glaube er wird dich nicht bis ans ende deiner Ziele Tragen. KEIN REIN PHYSIKALISCHER WEG UEBRIGENS.

Du hasst es dazu mit zu vielen Variablen im Bereich der Kraft Umwandlung / Übertragung von Roh Energie Form (Benzin / E) über die Wirkungsgrad Charakteristiken der Verschiedenen Motoren, bis hin zur Wirkungsgrad Charakteristik verschiedener Getriebe zu tun.

Und was es dann noch total ungenau machen kann sind unplanmaessig schwergaengige Gerieberaeder, angerostete Wellen oder schon im leerlauf unfreiwillig aber leicht greifende Bremskloetzte.

Sorry für die harte Meinung, aber ich hoffe zumindest sie hilft euch im Projekt !!!

Peter


P.S.: Ich hab grad eben noch mal über dein Grundproblem nachgedacht.
Diskutier meine Bedenken doch erst mal mit deinen Projekt Kollegen. Wenn ihr aber meine Bedenken ähnlich seht, hab ich vielleicht eine Idee die euch an dieser Stelle auf ganz anderem Wege zu verwertbaren Ergebnissen führt.

Aber schaut vorher auch erst mal, ob das für euch Sinn macht was ich da andeute …

[Kaspatoo]

hoffe die skizze entspricht deiner vorstellung
zu sehen sind die wirkenden kräfte für die szenarien ebene, steigung und neigung
außerdem die quotientenbestimmung
wobei ich die parameter mit "ebene" und "Steigung" benannt habe um jetzt nicht zu sagen welche kraft/ arbeit eingesetzt werden soll
das gilt es ja herauszufinden

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ich hab da nochmal ein paar verständnisfragen

1)
Die gewichtskraft wird in die beiden Komponenten Hangabtriebskraft und Normalkraft unterteilt. Wenn ich sie doch so zerteile, muss ich sie doch auch wieder zusammenführen können.
Aber Fn + Fa != Fg
Wo ist mein Denkfehler?

2)
wenn ich den cos(a) berechne, kommt immer der wert als bogenmaß(wird von mir dann umgerechnet) heraus und dieser ist dann negativ (durch ausprobieren bin darauf gekommen, dass ab einem alpha von 12,28 erst ein postivier betrag herauskommt
einmal die frage wieso ist das so? weil 12,27xxx ist so eine komische zahl
und zum anderen, kann ich dann einfach betragstriche anwenden um immer ein positives ergebnis zu erhalten?
da die werte als bogenmaß angegeben sind und ich gradmaß haben will, multipliziere ich das ergebnis mit (PI / 180)

3)
ich habe wieder eine ebene und eine schräge
in der ebene wird x kraftbenötigt um eine bewegung zu schaffen
an der schräge wird y > x kraft benötigt um bewegung zu schaffen
wenn nun genügend zugkraft vorhanden ist um den stillstandt zu bewältigen, würde jede zusätzliche kraft doch in die bewegung gehen (kein luftwiderstand)
mein gedanke ist jetzt, wenn ich doch genug kraft aufbringe um die kräfte der steigung auszugleichen, kann ich dann die schräge nicht jetzt als ebene ansehen?
bildliches beispiel:
ein handwagen mit eigenmotor
an der schräge werden 4,4N benötigt damit der wagen die position hält
in der ebene werden 2,4N benötigt damit der wagen kurz vor der bewegung steht (Haftreibung und gewichtskraft sind ausgeglichen, aber nicht mehr)
kann ich den wagen an der steigung jetzt nicht genausoleicht anschieben (mal davon abgesehen, dass ich meinen körper noch mit hochbringen muss) wie wenn ich bei 2,4N in der ebene schiebe?
der nächste schritt meines gedankenganges ist, dass wenn das so wäre, ich die kräfte an der schräge ausrechne und somit bildlich gesehen eine ebene geschaffen habe welche nun mit derselben vergleichbar wäre
somit wären entwicklungen der geschwindigkeit bei beiden dieselbe
oder wird an der schräge relativ gesehen immernoch mehr kraft benötigt als in der ebene, obwohl die kräfte an der schräge ja nun ausgeglichen wurden
sprich die kräfte an der schräge werden als konstante angesehen


wenn etwas nicht verständlich formuliert war, leg ich gerne noch einmal nach

lG