Springen naar inhoud

overbrenging waterrad.


  • Log in om te kunnen reageren

#1

typotha

    typotha


  • 0 - 25 berichten
  • 11 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 21 juni 2012 - 22:54

Waterrad 3 meter doorsnede, type bovenslagrad.
40 schoepen, 60cm breed, 19cm diep.
Wateraanbod maximaal 1000liter per min.
Waterrad-as 60mm.
Generator is een DC-540 van WindBlue Power.
Huidige overbrenging (versnelling), in 3 gelijke stappen,
van 1 : 4 dmv tandriemen en tandriemwielen.
Dus een totale versnelling met factor 64.
Drie dezelfde tandriemen: Optibelt OMEGA 1200 8m 30mm breed.
Deze drie stappen bevinden zich naast elkaar in een aluminium kist.
Nu slipt de eerste tandriem reeds bij wateraanbod van 500 liter per min.
Met tandriembreuk als gevolg. Door gebruik van de kist is
de maximale steekcirkel der tandwielen beperkt tot 230mm.


Alternatief?
-Tandwielkast: 'inline gearbox, type accelerator', welke?
-Eerste stap dmv ketting en kettingwielen?
-Andere optie?

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

king nero

    king nero


  • >250 berichten
  • 934 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 24 juni 2012 - 18:59

Waarom slipt de eerste band? niet genoeg gespannen, of kan hij het koppel niet overbrengen?
Loopt hij op een voldoende grote poulie?

#3

Michel Uphoff

    Michel Uphoff


  • >5k berichten
  • 5384 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 24 juni 2012 - 19:18

Als ik de specs van die tandriem bekijk, blijkt hij geschikt voor een vermogen van 2,8 kWh maximaal.
Aangezien de snelheid van dat water onbekend is, is de kinetische energie en dus het vermogen dat het rad kan leveren onbekend, maar het lijkt mij dat een rad van 3 meter diameter en 60 cm schoeper aardig Watt (pun intended) meer leveren kan.

Is er iets bekend over het vermogen die dat waterrad kan leveren?

Ketting en -wielen leveren mogelijk een smeringsprobleem op. Tandwielkast lijkt mij beter (en een stuk duurder).

Veranderd door Michel Uphoff, 24 juni 2012 - 19:24

Motus inter corpora relativus tantum est.

#4

king nero

    king nero


  • >250 berichten
  • 934 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 25 juni 2012 - 20:11

Nu ik bovenstaande reactie nalees, lees ik jouw eerste post ook nog eens na: daar staat dat die band 30 mm breed is.
Ik had die 30 automatisch geïnterpreteerd als 30cm, wat een meer normale waarde zou zijn. 3cm is veel te smal!
Daar ligt waarschijnlijk het probleem. Vanwaar die keuze?

#5

typotha

    typotha


  • 0 - 25 berichten
  • 11 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 29 juni 2012 - 09:05

Het vermogen van het waterrad: P = Q . h. 9,81
Q = debiet , dit is maximaal 1 m3 per minuut. Het water komt via een goot, van 5cm hoogte op de schoepen.
h = waterrad is 3 meter doorsnede.

Zelf gebruik ik het rekenvoorbeeld van Spencer Boyd op Waterwheelplace ,
onder het kopje Water Wheel Electricity.
200 Gallons per minut
head = 10 feet
efficiency factor 0.8.
Resultaat: 300 Watts.

Poulie op waterrad-as heeft 90 tanden, via tandriem naar poelie met 22 tanden. Deze laatste gaat slippen !
Band is inderdaad 30mm breed, ik dacht dat het voldoende kon wezen.

#6

Michel Uphoff

    Michel Uphoff


  • >5k berichten
  • 5384 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 29 juni 2012 - 11:32

Poulie op waterrad-as heeft 90 tanden, via tandriem naar poelie met 22 tanden.


102 tanden totaal, en de riem heeft maar 150 tanden als ik het goed zie. Dat is niet optimaal, een langere riem zou beter zijn omdat de kleine poelie dan meer tanden van de riem tegelijk belast. Maar bij slechts 300W moet het geen probleem zijn lijkt mij.

Blijven er eigenlijk alleen vragen over:

Het vermogen is véél minder dan ik dacht, je bent hier wel zeker van?
Die 5 cm verval is erg weinig klopt dit?
Het water heeft nauwelijks snelheid als het bij het rad aankomt?
Je gebruikt de juiste poelies voor deze riem?
Je schrijft dat de riem op de kleine poelie gaat 'slippen' en dat kan natuurlijk niet bij een tandriem.
De poelies hebben toch wel tanden?
Staat de riem strak genoeg?
Worden de tanden weggevreten, en gaan dan de riem pas slippen?
Motus inter corpora relativus tantum est.

#7

Michel Uphoff

    Michel Uphoff


  • >5k berichten
  • 5384 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 29 juni 2012 - 12:12

Het eerste bericht nog eens goed doorgelezen: Je schrijft bovenslagrad.

Ik ben niet goed bekend met de waterradtechniek, maar als ik dit goed interpreteer moet er ongeveer 1000 liter water per minuut van pakweg 3 meter hoogte naar beneden komen.

Geen idee van het rendement, maar 1000 kg per minuut vanaf 3 meter hoogte levert ongeveer het volgende op:

16,6 kg/seconde * 3 meter * g = grofweg 500 watt ideaal, dus die 300 watt kan inderdaad aardig kloppen en een te hoog vermogen kan dan ook niet de oorzaak van het probleem zijn.
Motus inter corpora relativus tantum est.

#8

typotha

    typotha


  • 0 - 25 berichten
  • 11 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 29 juni 2012 - 22:19

Grote poelie 90 tanden, kleine poelie 22 en tandriem 150. Klopt.
Maar de tandriem raakt toch niet alle tanden van de poelies tegelijkertijd?
Ik vergelijk het met een kettingkast van een fiets, waarin een ketting over 2 tandwielen loopt..

Op 5cm midden boven het rad eindigt de goot en stroomt het water in de bakken.
De goot is 100m lang, het verval over die 100m is 8 meter.
Dus het water heeft op 't laatst wel snelheid.

Is de dynamo NIET aangesloten op een accu om op te laden dan draait 't rad 28 RPM.
Is de dynamo WEL aangesloten op een accu om op te laden dan draait 't rad 5 RPM.

In de eerste situatie lijkt het rad wel een turbine, het water spat tegen de schoepen.
In de tweede situatie worden de schuine schappen netjes gevuld, geen verspilling van water.

Poelies 38mm breed van SKF, met tanden. Dat 'slippen' is eigenlijk overslaan.
Dat geeft een enorme klap, de hele transmissie stuitert. Om de 20 sec.
Door de spanning van de tandriem zo te verhogen, dat de riem niet meer overslaat,
dan staat de riem zó strak als een pianosnaar. Door de toegenomen weerstand wordt het toerental
gehalveerd, slijt de riem en die breekt uiteidelijk.
Zou de dynamo teveel vragen?

#9

Michel Uphoff

    Michel Uphoff


  • >5k berichten
  • 5384 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 30 juni 2012 - 00:41

Maar de tandriem raakt toch niet alle tanden van de poelies tegelijkertijd?


Nee natuurlijk niet, maar bij een 1:1 overbrenging wordt 50% van de tanden per poelie gebruikt (dat is dus optimaal) en bij een 1:4 overbrenging met korte riem een aantal tanden minder wat dus ongunstiger is. Bij de gegeven parameters zal 35 á 40% van de tanden op de kleine polie benut worden, een tand of 7 á 9. En nog geen twee handenvol tanden moeten alle krachten overbrengen.

Bij 5 rpm zit er dus zo'n 200 liter in de schappen, dat is een fors koppel bij een rad met een straal van 1,5 meter.
Ik schat (maar meer dan een ruwe schatting is het ook niet) dat er een koppel van misschien wel 1500 Nm ontstaat. Dat is een forse kracht, het rad draait zo traag dat de schappen veel water bevatten.

Ik vermoed dus dat het koppel het probleem is. Bij een hoger toerental van het rad zit er minder in de schappen en neemt het koppel dus af.

De generator is eigenlijk voor windmolens bedoeld, maar ik zie verder geen echte problemen bij dat ding tenzij het rendement om te huilen is. Jammer dat de fabrikant er geen goede specs bij vermeldt. Is het ding is wel voldoende bestand tegen de forsere radiale krachten door de riem vraag ik mij af. Hij is ontworpen voor wind en dus lage radiale krachten.

De tweede en derde overbrenging van 1:4 lopen soepel? Lagers ok, riemen niet te strak?

Misschien heeft een ander nog een verhelderend inzicht, maar ik houd het op een te groot koppel voor die pakweg 7 á 9 gebruikte tanden op de kleine polie. Misschien heeft de website van de tandriemleverancier er nadere informatie over.

Oplossing zou dan een kleinere 1e en grotere 2e poelie kunnen zijn (en dan een hogere rpm rad, bijvoorbeeld 10 á 15 bij een overbrenging van 1:32 á 1:20 ), maar dan moet die hele kast verbouwd worden.
Motus inter corpora relativus tantum est.

#10

typotha

    typotha


  • 0 - 25 berichten
  • 11 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 30 juni 2012 - 08:32

Verval over 100m is geen 8m maar 4 m !
Ik was vergeten de hoogte van het rad en de ruimte eronder eraf te trekken.

De tweede en derde overbrenging van 1 : 4 lopen soepel.
Lagers zijn ok, 2e riem normaal van spanning, 3e riem heel losjes.

Het koppel op de eerste kleine poelie zou dus te verkleinen zijn door die poelie te vergroten.
Dan geen 1 : 4 meer maar bv 1 : 2 . Dus een halvering van de totale overbrenging.

Er is nog ruimte in de kist voor een 4e en eventueel een 5e stap,
maar dan moet de dynamo eruit. Die kan onder de kist gemonteerd worden.

Die eerste stap dan met kettingwielen en een onderhoudsarme (duplex)ketting?

#11

Michel Uphoff

    Michel Uphoff


  • >5k berichten
  • 5384 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 30 juni 2012 - 11:49

Dan geen 1 : 4 meer maar bv 1 : 2 . Dus een halvering van de totale overbrenging.


76 op 36 en pakweg 10 rpm voor het rad, zou grofweg neerkomen op 750Nm te verdelen over 14 tanden, dus per tand een kwart van de krachten vergeleken met de huidige situatie. Maar of dat genoeg is om de riem lange tijd heel te houden weet ik niet, het lijkt mij nog steeds veel. De riemfabrikant heeft geen gegevens die behulpzaam zijn?

Wat is het maximale rpm van het rad zonder dat het water gaat verkwisten? Als dat op 15 rpm nog aanvaardbaar is zou ik daarvoor gaan. Met een overbrenging van 68 op 44 is het geschatte koppel nog 500Nm te verdelen over 20 tanden, dat scheelt met 25N per tand bijna een factor 8 tov van de 190N per tand nu.

Ik denk - zeker als je het rad 10 rpm of zelfs wat meer toestaat - dat het met kettingen goed te doen is, maar ook hier zou ik eerst in de specifikaties duiken voor de aanschaf.
Motus inter corpora relativus tantum est.

#12

typotha

    typotha


  • 0 - 25 berichten
  • 11 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 01 juli 2012 - 14:56

De tandriem-fabrikant blijkt ook een maatje sterkere tandriemen in huis te hebben.
De Optibelt OMEGA HL claimt 2.5 keer zoveel vermogensoverdracht te leveren dan de gewone OMEGA.
Die HL staat voor High Load.

Het toerental van het rad is afhankelijk van:
a. de watertoevoer,
b. de belasting van de as door de dynamo.
Bij maximale watertoevoer en aangesloten dynamo, is de rpm slechts 5 rpm.
Zou de rpm oplopen bij 76 op 36?
Met een soort guillotine-achtige schuif kan de watertoevoer geregeld worden.
Vanmorgen vastgesteld, door de as af te remmen, dat onder 12 rpm geen water wordt verkwist.

Dus 76 op 36 met een Optibelt OMEGA HL ?

#13

Michel Uphoff

    Michel Uphoff


  • >5k berichten
  • 5384 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 01 juli 2012 - 15:56

Dus 76 op 36 met een Optibelt OMEGA HL

Durf ik zo niet te zeggen, natuurlijk is het veel gunstiger met een pakweg 4 keer zo kleine kracht op iedere tand, en een 2,5 keer zo sterke riem.

Zou de rpm oplopen bij 76 op 36?

Daar kan je op rekenen.

Ik heb even bij een riemenfabrikant geneusd en die meldt een maximale trekkracht van 5000N voor een riem van 32 mm breed. Ik ken de diameter van de poelies niet maar als het door het rad geleverde koppel inderdaad rond de 750Nm ligt, dan zou de grootste polie een straal van 15 cm (diameter 30 cm) of liefst meer moeten hebben.

Of de pakweg 15 tanden op de kleine poelie deze trekkracht ook langdurig aankunnen weet ik niet, 330N per tand lijkt mij nog steeds veel. Je kan beter eerst contact leggen met een ter zake kundige leverancier voor je overgaat tot die verbouwing.

Veranderd door Michel Uphoff, 01 juli 2012 - 15:57

Motus inter corpora relativus tantum est.

#14

typotha

    typotha


  • 0 - 25 berichten
  • 11 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 05 juli 2012 - 00:59

Diameter grote poelie op waterrad-as met 90 tanden is 229mm,
diameter kleine poelie met 22 tanden is 56mm.

Inmiddels al 3 keer aan DE tandriem-importeur in Hillegom en 3 andere leveranciers gevraagd:
'Hoeveel Newton kan de Optibelt OMEGA 1200 - 8M HL - 30 per tand, hebben?".
Volgens de importeur is die HL- tandriem nog zó nieuw, dat deze gegevens nog niet bekend zijn,
maar hij gaat het uitrekenen.
'Nil volentibus arduum'.

#15

Michel Uphoff

    Michel Uphoff


  • >5k berichten
  • 5384 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 05 juli 2012 - 09:15

Laten we hopen dat ze het echt willen.

Die grootste poelie is toch een flinke tik kleiner (in de huidige situatie bij 5 rpm rad) dan gewenst.
Maar weer even uitgaand van de schatting van het oorspronkelijke koppel van 1500Nm, kom er een trekkracht op de riem van 13 KN. Als ik ook even aanneem dat jouw huidige riem niet sterker is dan degene die ik op internet vond, dan wordt hij ruim 2,5 keer zwaarder belast dan maximaal toegestaan.

Kijken we naar de tot nu toe geschatte waarden bij een 76:36 overbrenging en bij gelijkblijvende tandsteek, dan komt daar een primaire poelie van 97 mm straal uitrollen. Dat zou een trekkracht van rond de 7500N opleveren bij rpm rad=10 en primair koppel = 750Nm. Dat is toch nog 50% meer dan de maximale kracht bij de door mij gevonden riem.

Mocht ook bij deze superriem de maximale trekkracht onder 7500N liggen, dan zal je óf een grotere steek (bv type 14 ipv 8) en dus grotere poelies (als dat in die kast past), óf een alternatief dmv een ketting moeten overwegen.
Motus inter corpora relativus tantum est.





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures