Wir arbeiten an einem computergesteuerten Elektrofahrzeugprojekt, das auf einer ATV-Verfolgung basiert.
Während ich nach einem Gleichstrommotor suchte, um dieses Fahrzeug zu bewegen (der auf 350 kg geschätzt wird), fand ich einen elektrischen Rollstuhlmotor. Es ist ein 24-V-Gleichstrommotor mit 500 W und 108 U / min und verfügt über ein eigenes Differential. Der Verkäufer sagte mir, dass es bis zu 540 kg bewegen kann. Ich weiß nicht, auf welcher Tatsache diese Zahl basiert.
Ich habe auch einen 500 W 1500 U / min 24 V DC Motor. Kann ich bis zu 540 kg bewegen, wenn ich die Drehzahl verringere und das Drehmoment bei gleichem Verhältnis des elektrischen Rollstuhlmotors über Reduzierstücke erhöhe? Oder hängt das maximale Gewicht, das ein Motor bewegen kann, von anderen Faktoren ab? Wie kann ich das messen?
Danke im Voraus.
Antworten:
"Der Verkäufer hat mir gesagt ..." LOL! Wenn Physik sein Ding wäre, wäre er wahrscheinlich kein Verkäufer. In jedem Fall ist es seine Aufgabe, einen Verkauf zu tätigen, unabhängig davon, ob Sie Ihr Gerät zum Laufen bringen oder nicht.
Als erstes müssen Sie entscheiden, wie viel Leistung der Motor haben muss. Sie können sich später um Drehmoment und Drehzahl kümmern. Diese können gegeneinander ausgetauscht werden, aber Sie können die Physik nicht betrügen, die für bestimmte Aufgaben eine bestimmte Kraft erfordert.
Es gibt zwei Endbenutzerkriterien, die Sie berücksichtigen müssen, um die Leistung zu bestimmen. Dies ist, wie schnell Sie beschleunigen möchten und mit welcher Mindestgeschwindigkeit Sie einen anständigen Hügel hinauffahren möchten. Ich werde das Hügelkriterium als Beispiel verwenden.
Angenommen, Sie möchten in der Lage sein, 20 MPH um 20% zu steigern. 20% Note bedeutet, dass Sie 1 Teil pro 5 vorwärts steigen. Da die einzige physikalische Arbeit, die ausgeführt wird, steigt, reduziert sich das Problem darauf, 350 kg direkt bei 4 MPH zu erhöhen. 4 MPH sind 1,8 m / s und hier auf der Erde wiegen 350 kg 3,43 kN. Die aufgewendete Kraft ist daher:
(1,8 m / s) (3,43 kN) = 6,13 kW
Natürlich muss eine gewisse Reibung überwunden werden, sodass Sie in diesem Beispiel etwa 10 kW benötigen. Da 500 W nicht einmal in der Nähe sind, müssen Sie entweder eine viel geringere Leistung angeben oder einen viel größeren Motor (und die Stromquelle für die Speisung) erwerben.
Lassen Sie uns das umdrehen und sehen, was 500 W können.
(500 W) / (3,43 kN) = 146 mm / s
So schnell können 500 W das gesamte Gerät gerade anheben. Wenn Sie dies beispielsweise auf eine Steigung von 20% anwenden, kann es sich mit dem 5-fachen oder 730 mm / s oder 1,63 MPH bewegen. In der Realität wird es Reibung und andere Verluste geben, also wahrscheinlich nicht mehr als 500 mm / s = 1,1 MPH.
Über Drehmoment hinzugefügt
Sie sollten wie oben beschrieben mit der Stromversorgung beginnen. Sobald Sie entschieden haben, wie viel Leistung der Motor abgeben muss, stehen Sie vor dem Kompromiss zwischen Drehmoment und Drehzahl. Sie können herausfinden, welches Drehmoment / welche Drehzahl Sie an den Rädern benötigen, aber das ist normalerweise viel zu langsam und zu hoch, als dass ein vernünftiger Elektromotor direkt produzieren könnte. Infolgedessen gibt es ein gewisses Getriebe zwischen der Radwelle und der Motorwelle. Da das Getriebe sowieso vorhanden ist, wählen Sie einen guten Motor und stellen Sie das Übersetzungsverhältnis entsprechend ein, nicht umgekehrt.
Um dies ins rechte Licht zu rücken, schauen wir uns das erforderliche Drehmoment und die erforderliche Drehzahl an, die wie oben beschrieben um 20% bei 20 MPH steigen. Nehmen wir an, die Räder haben einen Durchmesser von 500 mm, also einen Radius von 250 mm und einen Umfang von 1,57 m. 20 MPH sind 8,9 m / s, daher muss sich das Rad mit 5,7 Hz drehen. Es ist unwahrscheinlich, dass Sie einen geeigneten Motor mit Spitzenleistung und Wirkungsgrad bei 5,7 Hz (342 U / min) erhalten. Abhängig vom besten verfügbaren Motor, den Sie finden, werden Sie wahrscheinlich ein Übersetzungsverhältnis von 5x bis 10x haben.
Angenommen, Sie haben entschieden, dass Sie einen 10-kW-Motor benötigen. Dies können 60 Hz (3600 U / min) und 26,5 Nm, 20 Hz und 80 Nm oder eine Vielzahl anderer Kombinationen sein, die alle 10 kW ergeben. Geeignete Motoren werden nur in begrenzter Kombination erhältlich sein, und das Getriebe wird wahrscheinlich ohnehin kundenspezifisch sein. Wählen Sie den Motor aus und lassen Sie ihn das Übersetzungsverhältnis bestimmen.
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