Breken staalkabel

Cardin94

Ik heb een staal kabel. Door onbekende reden is deze gebroken. Nou wilde ik eigenlijk weten met hoeveel kracht de kabel breekt etc.

Omschrijving:

De stalen kabel op de tekening loopt over een katrol. Er wordt getrokken aan punt A (5000kg (last)). De kabel breekt op punt C. Diameter van het wiel is 500mm. B is een plaat boven het wiel. De afstand van de buitenkant van het wiel (D) naar de plaat (B) is 30mm. Snelheid waarmee de kabel zal bewegen is 10 m/s. Diamter van de kabel is 30mm kabel is langsgeslagen met een staalkern (overige gegevens van de kabel laat ik over aan jullie fantasie).

Ik heb het vermoeden dat de kabel tegen de plaat B zal klappen als de kabel breekt. Tevens zal door het breken de snelheid toenemen door het wegvallen van de last. de motor zal niet direct stoppen als de kabel breekt.

Vraag:

Met welke kracht klapt de kabel tegen de plaat. Ik weet eerlijk gezegd niet hoe ik dit uit zal moeten rekenen.

Als er meer gegevens nodig zijn laat dit dan even weten. Graag zou ik een stapje in de goede richting geholpen worden.

oktagon

Wrs.zal er door de breuk,welke niet direct op dezelfde plaats en zelfde tijd plaats vindt,doch per vezel of vezelgroep zal beginnen,

er door de nog aanwezige wrijving van de restkabel tot def.breuk,er een middelp.vl.kracht om het wiel D gaat plaats vinden.

Aangezien de ruimte boven het wiel gelijk is aan de kabeldiameter - 30 mm- zal er een "zwiep" ontstaan vanaf bovenkant wiel als draaipunt en restkabellengte tot C.

Echter van korte duur daar de kabel onder trekkracht staat.

De rest mag je zelf aankluiven!

Cardin94

Dan kom ik op het volgende uit Ft=F*(1-Xtouw)/(Xtouw(1-Xtouw))

Dus 50000*(1-0,96)/(0,96(1-0,96)) F= 52083,3N

Ik heb echter het vermoeden dat dit niet klopt. Het lijk mij dat,omdat moment van breken de weerstand plots wegvalt een flinke hoeveelheid potentiele energie vrijkomt. Tevens zal de motor door het wegvallen van de last harder gaan draaien.

De kabel zal dan omhoogschieten (veren) en de kabel zal met een hogere snelheid over katrol worden weggetrokken in de richting A. Het lijkt mij dat er in dit krachtenspel veel meer krachten werken dan de "beperkte" 52083N.

Wie kan mij een handvat geven voor de formule die nodig is om dit uit te rekenen. Het is gewoon iets wat ik wil weten, daar ik geen groot kenner ben van dze voor mij complexe mechanica hoop ik hier iets op te steken.

Misschien is het veel eenvoudiger dan ik nu denk, maar ik denk het echter niet.

rodeo.be

Als ik het goed snap moet je in dit vraagstuk weten hoeveel energie er vrijkomt als de kabel breekt. enkel de elastische rekken zullen bij het breken van de kabel terugkomen. Je kan stellen dat dit voor staal ongeveer 0,2% is (vloeigrens = 0,2% rekgrens).

Je kan bepalen hoeveel energie de kabel dan heeft: hoe lang is die kabel, hoeveel is de totale elastische verplaatsing van de kabel, de totale energie is dan {5000 ton} . {die verplaatsing}.

Om dan de kracht te berekenen tegen de plaat, pff, moeilijk. Je kan de beginenergie van die kabel bepalen, en (meest nadelig) veronderstellen dat ál die energie gebruikt wordt om de kabel naar boven (tegen zwaartekracht in) naar boven te brengen. Komt die kabel dan boven de plaat? Indien ja, werk met

\(E_{tot}=m\frac{v^2}{2}+m.g.h\)

(+ev. energie doordat de 5000ton-massa beweegt) en dan heb je de snelheid waarmee hij tegen de plaat kletst. Het verschil in impuls geeft je de kracht op die plaat

Cardin94

In deze richting zat ik ook te denken. Ik ga dan ook maar eens aan de slag met de totale energie die vrijkomt. Ben gewoon benieuwd wat er zal gebeuren bij het breken van een staalkabel, maar ik kwam in eerste instantie een beetje vast te zitten. Aangezien er aan de kabel getrokken wordt en hoe zal de kabel omhoogschieten. Ik zelf denk namelijk dat deze niet rond de bovenzijde van het wiel zal draaien, maar meer zoals de onderstaande tekening. pi.gif

Die plaat is een beveiliging om te voorkomen dat bij breuk de kabel verder omhoog zal schieten.

oktagon

Dus die beveiligingsplaats behoort de kabel tegen te houden en er kan dus nooit een kronkel ontstaan,die 30 mm hoger dan het bovenvlak van het wiel komt (volgens jou data)

Cardin94

Klopt dit dan?

De last gaat omhoog. op dat moment heerst er een spanning in de kabel.

W= gewicht van de last in N (50000N)

Akabel= op kabeldoorsnede (28mm)

v= snelheid kabel (m/s)

Ekabel= elasticiteitsmodulus (200Gpa)

G= 9,81 m/s²

Lkabel= totale lengte van de kabel (20m)

Spanning (σ)= (W/Akabel)*(1+√(v²)*Ekabel*Akabel)/(g*W*Lkabel)

Als de kabel breekt komt deze spanning vrij in de richting van de beweging

σ=F/A

999,77 = F / 615,75

F= 615610,3 N

Maar is dit dan ook de kracht van de kabel op de plaat. En hier ga ik wellicht helemaal fout.

F1=m*a1 => 615610,3= 5000*a1

a1= 123,12m/s²

a3= a1-G => 123,12-9,81 => a3= 113,31m/s²

Fr=m*a3 => 5000*113,31 => Fr= 566560,3N op de plaat

Dan ga ik er vanuit dat het gewicht van 50000N gewoon blijft en laat ik de afstand naar boven buiten beschouwing (anders kom ik er niet echt uit

).

Als iemand een exactere berekening kan geven hoor ik het graag.

oktagon

Ik ga niet verder stoeien met getallen maar blijf bij mijn eerste reactie op deze topic!

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

Breken staalkabel

Breken staalkabel

Re: Breken staalkabel

Re: Breken staalkabel

Re: Breken staalkabel

Re: Breken staalkabel

Re: Breken staalkabel

Re: Breken staalkabel

Re: Breken staalkabel