Beräkning av fjäderkraft i parallelogram

[Calle]

Om jag vill räkna ut styrkan på en dragfjäder för att lyfta en viss vikt med hjälp av ett parallelogram, hur ska jag räkna ut styrkan fjäddern behöver?

Tanken är att fjädern ska sträva efter att hålla parallelogramet vertikalt.

Har inte exakta vikter och mått ännu då det är ett pågående bygge.
Det blåa i bilden ska föreställa en fjäder.

HJÄLP!

par.jpg

Edit: Placeringen av fjädern på bilden är nog felvänd borde nog sitta tvärtom för att lyfta.

[zeus]

Orkar inte räkna på det, men du får ersätta kraften nedåt med en motverkande kraft på fjädern med given längdförändring.

Men det kommer inte bli linjärt, det kommer bli olika lyftkraft i olika vinklar. (Om jag tänker rätt)

[Calle]

Jo, att de kommer bli olika belastning vid olika vinklar är jag medveten om, dock har jag inte den blekaste aning om hur man räknar ut det.
Någon som kan bistå med en formel hur man räknar?

[zeus]

Tror vanliga lampor löser det med en extra hävarm och friktion i lederna.

Kraften nedåt är ca 100N.

Dessa 100N behöver motverkas med en kraft i fjädern. med hjälp av cos eller sin beroende på vinkeln får du fram vad den kraften behöver vara.

Om fjädern var satt rakt skulle den behöva ha en fjäderkraft på 100N.

[Oscbe112]

Ska man stöka till det ännu mer så kan man räkna på konstruktionens vikt och dess hävarm också

[Calle]

Mina mattematiska kunskaper är i princip obefintliga, (matte A)

Själva slutmålet är att användas till en steadycam-arm. ( http://www.creativevideo.co.uk/public/p ... lyer_1.jpg )

Så man balanserar ut vikten så man få jämnvikt med fjädrarna så frikton som i lampor funkar inte då hela konstruktionen måste löpa lätt.

Om någon kan förklara formeln hur man räknar ut de hela för ett pucko som mig så hade jag vart ytterst tacksam.
Om det nu finns något enkelt vis att förklara det på.

[arvidb]

Med reservation för att det är dags att gå och lägga sig...

Dela upp fjäderkraften i horisontella och vertikala komposanter. Sätt

Ftot = total fjäderkraft
Fx = kraft i x-riktningen
Fy = kraft i vertikal riktning
alfa = vinkeln mellan horisont och fjäder

D.v.s. i horisontalläge så blir

Fx = Ftot * cos (alfa) = 26/sqrt(8² + 26²) = Ftot * 0,96
Fy = Ftot * sin (alfa) = 8/sqrt(8² + 26²) = Ftot * 0,29

Fx ger ingen effekt så länge parallellogrammet är horisontellt. Vinklas det (nedåt eller uppåt) så bör Fx ge en kraft som vill dra parallellogrammet in mot väggen, d.v.s. bort från horisontalläget. Detta ger då också en nedtryckande resp. lyftande kraftkomponent, som det borde gå att räkna med på ungefär samma sätt som ovan.

Edit: Detta betyder alltså att det blir en instabil lösning om friktionen är noll. Är kraften lite för stor i horisontalläge så kommer parallellogrammet att dras uppåt, vilket ger en ännu större lyftkraft, som drar parallellogrammet ännu mer uppåt, o.s.v. Åt andra hållet blir lyftkraften mindre, vilket ger att det sackar ännu mer. Å andra sidan är detta med konstant fjäderkraft, och den blir ju större om parallellogrammet sackar, och mindre om det lyfter...

[Gimbal]

En enklare variant är att tänka sig triangeln med 8cm höjd och 26cm längd ger en hypotenusa (fjäderns längd dvs diagonalen) på roten ur (8*8+26*26) dvs = ca 27,2cm

Denna triangel är skalenlig med kraft diagrammet som har en höjd på ca 100N, så det är bara till att skala upp de 8cm till 100N, dvs 100/8= 12,5 ta det gånger fjäderns längd och vi får 27,2*12,5=340. Kraftdiagrammet ger att 340N krävs av fjädern, dvs ca 34kg

Vill man inte räkna kan man också rita upp diagrammet och mäta med linjal.

[xxargs]

Vet att det är fusk, men

tog min free42 i datorn...

satt modes på retangulär

mata in:

26
enter
8
2nd complex

och det ger 26+i8

satte modes på polärt

och det visade 27.2 i längd och vinkeln 17.103 grader

med 2nd complex igen gör man om komplexa talet till separat tal igen och nu koncentrerar jag mig på graddtalet 17.103

dvs.

17.103
sin
ger 0.294

dvs. dragkraften i fjädern ger bara 0.294 i Y-komposant för att lyfta vilket gör att fjädern måste vara 1/0.294 ggr starkare än vikten som skall hänga i ändan - dvs fjädern måste var 3.4 ggr starkare än hängande vikten.

vilket också stämmer ganska bra med uträkningen i inlägget innan

Med andra ord finns det många olika sätt att räkna - jag fuskade här med att använda miniräknaren med komplex kapabilitet i konvertering mellan polär och retagulär notering när jag skulle testa iden - men du hade kunna löst med arctan(8cm/26cm) på vanlig teknisk miniräknare för att få ut vinkeln på fjädern och därefter 1/sin(vinkeln) för att få ut utväxlingen mellan lyftvikt och nödvändig fjäderkraft.


Det blir mer att räkna om du tex skulle räkna på när paralellogrammet är tex 45 grader nedböjt - då måste man också ta hänsyn till hur hängpunkten har närmat sig väggen mm.

[zeus]

Skulle förresten ta en gasfjäder istället för en fjäder. Tror de ger mjukare dämpning och mindre klämrisk.

Kanske en fjäder som är utbytbar för olika vikter.

edit:
http://www.valeryd.se/gassprings/

[Calle]

Gimbal: Tack för en enkel förklaring som en o mattematisk idiot som mig förstår hyfsat!

xxargs: Nejdå, de är inget fusk, alla metoder är tillåtna så länge man får fram något vettigt.

zeus: Nja, Gasfjädrar har en dämpande effekt vilket inte är önskvärt i detta läget då de ska användas till en steadycam.
Fjädrarnas funktion är i princip att isolera kameran från kroppens rörelser. Samt att gaskolvar är 10talet gånger dyrare än fjädrar.

Genom att flytta ena änden av fjäder upp eller ner så får man olika mycke kraft så är inget behov av olika fjädrar om det inte är stora viktskilnader det handlar om.



Tack alla för hjälpen!

[sledneck]

Kan det här vara en lösning på problemet

[Calle]

Haha, frågan är bara vart man hittar gummiband som klarar runt 34kg

[sledneck]

34kg?
Har du lösningen på problemet, om så hur kom du fram till det?
34kg Gummiband fixade vi hos sjukvården när vi var små, det
bästa som fanns för att göra slangbellor.

[Borken]

På en riktig dylik arm så är fjädrarna tokigt justerbara, jag har kört allt från gammal betakamera till modern systemkamera med vår arm.
Men armen är bara till för att avlasta vikten så att man orkar längre, nuförtiden använder jag inte väst + arm utan kör bara själva riggen.

/Janne