Dobór silnika

[Zywis]

Ponieważ to mój pierwszy post, więc witam.

Mam następującą kwestię:

Planuję dorobić do kosiarki napęd elektryczny, a następnie zrobotyzować całe urządzeni. Waga ok. 15kg, koła o średnicy 14cm.

Ze wstępnych obliczeń wychodzi, że dla dwóch silników napędzających koła lewe i prawe potrzebuję dwóch silników o M=0,54Nm i obrotach ok. 130rpm.

Wstępnie wybrałem silnik: Silnik z przekładnią 37Dx70L 70:1 12V 150RPM + enkoder CPR 64

https://botland.com.pl/silniki-dc-z-przekladnia-i-enkoderami/5112-silnik-z-przekladnia-37dx70l-701-enkoder-cpr-64.html

Ewentualnie rozważam możliwość zastosowania: Silniki do skutera elektrycznego 12V 100W

https://magma.sklep.pl/product-pol-2951-Silnik-do-zabawki-elektrycznej-pojazdu-12V-100W-Silnik-do-zabawki-elektrycznej-pojazdu-12V-100W-6812.html

Pomijając kwestię ceny samych silników (pewnie po dołożeniu do drugiego enkoderów i przekładni wyjdzie porównywalna), czy ten pierwszy będzie wystarczająco trwały do moich celów, czy to ślepa uliczka?

[Philip]

Witam na forum,
Mam pewną uwagę. Co chcesz dokładnie zrobić z tą kosiarka? Chcesz sterować tym napędem, komunikować się przez jakiś moduł, czy coś? Więcej opisu co i jak.

Druga sprawa jakich wymiarów jest ta twoja kosiarka? Bo coś czuję, że te silniczki w ogóle nie ruszą jakiejś dużej kosiarki 😃

Z drugiej strony zastanawiam się po co robić napęd do kosiarki 😉

Pozdrawiam

[deshipu]

Phili[ to my witamy ciebie na forum.

Przecież napisał, że 15kg — to chyba daje pojęcie jaka duża i jakie siły wchodzą w grę przy podanej wielkości kół. Sposób komunikacji nie ma znaczenia dla doboru silnika.

[Zywis]

Witam na forum,

Mam pewną uwagę. Co chcesz dokładnie zrobić z tą kosiarka? Chcesz sterować tym napędem, komunikować się przez jakiś moduł, czy coś? Więcej opisu co i jak.

Druga sprawa jakich wymiarów jest ta twoja kosiarka? Bo coś czuję, że te silniczki w ogóle nie ruszą jakiejś dużej kosiarki 😃

Z drugiej strony zastanawiam się po co robić napęd do kosiarki 😉

Pozdrawiam

Planowane wymiary to ok. 30x50cm i ciężar ok. 15kg.

Sterowanie najchętniej przez Arduino z shieldem plus komunikacja. Zasilanie z akumulatorów 12v pewnie żelowych.

Napęd do kosiarki, hmm... bo fabryczna kosztuje >5k PLN, a jest okazja się czegoś nowego nauczyć?

Phili[ to my witamy ciebie na forum.

Przecież napisał, że 15kg — to chyba daje pojęcie jaka duża i jakie siły wchodzą w grę przy podanej wielkości kół. Sposób komunikacji nie ma znaczenia dla doboru silnika.

Czyli jest szansa, że to zadziała?

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[Philip]

Zywis, powinno zadziałać, a czy kosiarka ruszy to zobaczysz. Możesz dodać bezpieczniki z silników do Arduino w razie dużych prądów przy rozruchu (dla ostrożności). Możesz regulować prędkość obrotową i powoli zwiększając ją patrzeć co się dzieje. Czy kosiarka ruszy, czy nie?

Moc tego pierwszego silnika z botlandu może być za mała. Nie chce też Ci źle doradzić, ale chyba lepszy byłby ten drugi silnik o mocy 100W. Prędkość obrotową miał by lepszą przy tym momencie, który podałeś.

[deshipu]

Przecież nie podłączysz tych silników bezpośrednio do Arduino. O czym ty tu piszesz?

Możesz powiedzieć na jakiej podstawie uważasz, że pierwszy silnik ma za małą moc? Policzyłeś coś, czy po prosty tak sobie strzelasz?

[Philip]

deshipu, szanuję co tu piszesz, ale wynika to trochę jakbyś traktował innych z góry, a przez to łamiesz regulamin forum.

Wiadomo, że silnikow bezpośrednio nie podlączamy do Arduino, bo silnik pobiera zbyt duży prąd. Robimy to przez mostek H, czyli przez odpowiednią nakładkę do Arduino. Ja powiedziałem, ze można zrobić to jeszcze przez bezpieczniki, aby zastosować wszelkie środki ostrożności.

Na podstawie obliczeń wywnioskowalem, że ten pierwszy może być za słaby. Przyjmując M=0,54Nm jak kolega napisał wcześniej.

1 silnik ma:

P=Π/30•M•n=Π/30•0,54Nm•150obr/min≈8,5W mocy na wale silnika

2 silnik ma:

I=P÷U=100W÷12V≈8,3A

Ponownie zakładając, ze silnik ma moment równy 0,54Nm

n=P÷(Π/30•M)=100W÷(Π/30•0,54Nm)≈1769,3obr/min dość duża ta prędkość, ale to chyba dobrze. Przy takiej predkosci można w dość dużym zakresie regulować prędkość. Oczywiście przy założeniu tego momentu, bo w rzeczywistości moment znamionowy jest większy, a tam nie byl podany na stronie. 😉

Jeśli zrobiłem coś źle to przepraszam.

[deshipu]

A mógłbyś podać te obliczenia tutaj? Bardzo jestem ciekawy jak to policzyłeś i wszyscy się czegoś nauczymy.

[ethanak]

A może zamiast liczyć zacząć czytać?

Silnik nr 1 ma podane 1.37 Nm przy 12V, czyli z palcem w [censored] wystarczy. Jedyne konieczne obliczenie to sprawdzenie, czy 1.37 jest większe od 0.54...

[deshipu]

A skąd to 0.54? Bo ja tam widzę w karcie katalogowej 0.38Nm.

Właśnie między innymi dlatego jestem strasznie ciekaw tych obliczeń, bo jeszcze się nie spotkałem z takimi wynikami. Zawsze to okazja się czegoś nowego nauczyć.

[Zywis]

Czy ktoś może odpowiedzieć:

Pomijając kwestię ceny samych silników (pewnie po dołożeniu do drugiego enkoderów i przekładni wyjdzie porównywalna), czy ten pierwszy będzie wystarczająco trwały do moich celów, czy to ślepa uliczka?

[deshipu]

Skoro kolega się nie kwapi do zdradzenia swojej rewolucyjnej metody obliczeń, to ja spróbuję coś wymyślić. Nie mam pojęcia jak to się powinno liczyć "prawidłowo", ale spróbujmy posłużyć się geometrią.

Robię tutaj parę założeń dla uproszczenia: całkowicie ignoruję opory toczenia, tarcie i inercję. Zakładam też, że cały ciężar kosiarki spoczywa na napędzanej osi.

Rozważmy zatem najbardziej ekstremalny przypadek: kosiarka podjeżdżająca pod przeszkodę o wysokości 7cm — maksymalną na jaką może wjechać przy kołach o średnicy 14cm. Przyjmijmy ten pierwszy, silniejszy motor — ma on 14cm*kg momentu obrotowego, zatem na dźwigni długości 1cm uniesie ciężar 14kg, na dźwigni o długości 14cm uniesie ciężar 1kg, a na dźwigni 7cm uniesie 2kg — zależności są liniowe.

Narysujmy to sobie:

Jak widać na pierwszej ilustracji, ten silnik przy takich kołach podjedzie pod taką przeszkodę z najwyżej 2kg obciążeniem — o 15kg nie ma co marzyć. No ale kosiarka zapewne takich przeszkód napotykać nie będzie, więc sprawdźmy co się dzieje przy mniejszych. Powiedzmy 2cm wysokości. Druga ilustracja pokazuje taki przypadek, i widzimy, że efektywna dźwignia jest wówczas mniejsza. Jaka duża? Możemy to policzyć z twierdzenia Pitagorasa: 7² = 5² + x², zatem x = √(49 - 25) = √24 ~= 4,8. Na takiej dźwigni nasz silnik podniesie już prawie 3kg ciężaru. Niestety nadal daleko od naszego 15kg.

[Zywis]

Rozumiem, że to do mnie.

Ta rewolucyjna metoda została zastosowana między innymi tu:

https://www.forbot.pl/forum/topics43/dobor-silnikow-do-robota-1kg-vt15297.htm

Zastosowałem te same wzory:

M=F*r

F=m*a

Stąd wyliczyłem, że potrzebuję dwóch silników min. 0,54Nm

[ethanak]

Wziąłeś uprzejmie pod uwagę fakt, że kosiarka nie jeździ po asfalcie tylko jest to pojazd terenowy? Pomijając już wjeżdżanie na dwucenrymetrowe progi - jak ta maszyna ma zawrócić (inaczej: jaki będzie promień skrętu przy dwóch wleczonych kołach na sztywnej osi)?

Cena samobieżnej kosiarki skądś się wzięła... I raczej nie jest to cena małego procesorka, tanich silniczków i paru mosfetów po złotówce w hurcie...

[Zywis]

Jasne, przekonaliście mnie rewolucyjnie, uprzejmie i jakkolwiek to nazwiecie, że jestem za głupi, niedoświadczony i wogołe nie nadaję się do niczego. Dziękuję za życiową nauczkę.

Ps. koła wleczone nie muszą być na sztywnej osi i nie muszą być dwa.