Pomoc w doborze napędu do robota jeżdżącego

[Zombol]

Witam

Chcę zbudować robota jeżdżącego, w którym wykorzystam podwozie ze starej zabawki. Całość ma mieć wagę max 1kg, Vmax=1m/s i przyspieszenie a=0,5m/s^2. Koła na których będzie się poruszał mają średnicę 4 cm. Robot będzie jeździł tylko po płaskiej nawierzchni domowej- panele, kafelki.

Wykonałem podstawowe obliczenia:

F=m*a=1*0,5=0,5 N

I=F*r[m]=0,5*0,02=0,01 Nm =10Nmm

Vobr=Vmax*2*pi*r[m]*60=1*2*3,14*0,02*60=7,5 obr/min

Otrzymany wynik jakoś mi nie pasuje. Prędkość obrotowa wydaje mi się strasznie mała.

W mechanizmie napędowym robota zastosowany jest mechanizm różnicowy z zębatką która ma 41 zębów. Zakładając, że zębatkę atakującą dam 10 zębów, wystarczy mi silnik o momencie ~2,5 Nmm. Dla pewności mogę dać 5Nmm. Nie znalazłem takiego silnika. Znalazłem za to taki:

http://www.conrad.pl/Silnik-elektryczny-Igarashi-X-Drive-540-1.htm?websale8=conrad&pi=244457&ci=SHOP_AREA_19779_1230010

Ma co prawda za duży moment, ale to chyba nie problem. Nie wiem co zrobić z prędkością. Nawet po zmniejszeniu jej ~4x przez przekładnię jest ona około 200 razy większa niż obliczona.

Nie za bardzo mam pomysł co z tym zrobić i jak to wpłynie na zachowanie mojego robota?

Czy ten silnik nada się? Jeśli nie, to jakiego silnika szukać?

Z góry dziękuję za wszelką pomoc.

Pozdrawiam

[Sabre]

Vobr=Vmax*2*pi*r[m]*60=1*2*3,14*0,02*60=7,5 obr/min

Otrzymany wynik jakoś mi nie pasuje. Prędkość obrotowa wydaje mi się strasznie mała.

obr/m=Vmax[m/s]*60/obw[m]

obr/m=1*60/0,1256

obr/m=477,7

 

tak więc potrzebujesz silnika, który po przekładni da 477,7 obrotów na minutę 🙂.

[Zombol]

Dzięki za odzew 🙂

Co do obliczeń tak to jest, jak się jeszcze śpi i próbuje coś policzyć 😃

Taka prędkość jest chyba nieosiągalna w silniku szczotkowym. A nawet jeśli, to pewnie nie dla mojego budżetu.

Żeby to jakoś jechało, to musiałbym pomajstrować przy zębatce? I dać silnik z większą prędkością obrotową. Możecie mi polecić sklep, gdzie dostanę silniki i plastikowe zębatki?

W ogóle, to prędkość 1m/s jest osiągalna dla zabawek? Bo ja ostatni raz widziałem ten samochodzik jak jeździł dobre 10 lat temu i za bardzo nie mam pojęcia jak szybko on jeździł. Dla obliczeń tak strzeliłem tą prędkością i wagą, ale nie wiem czy nie przesadziłem w jedną, bądź drugą stronę.

[Sabre]

Zombol, 1m/s to jest dość mało wbrew pozorom. Zabawki marketowe osiągają nawet i ze 2m/s nie mówiąc o prawdziwych, wyczynowych samochodach RC. A 30k rpm to nie jest dużo, ale w sumie silnik musiałby osiągać pewnie 60-80k rpm i do tego przekładnia 2,5-4:1.

[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

[Zombol]

A możesz mi polecić jakiś sklep, gdzie mogę dostać taki silnik?

Jeżeli zabawki marketowe osiągają takie prędkości, to jakie tam są silniki? Może opłaci mi się kupić taką i wyjąc z niej silnik?

[Sabre]

Zombol, ale zabawki nie ważą 1kg, pewnie góra 250g. Właśnie oglądam silniki modelarskie i widzę, że 12k rpm pod obciążeniem to norma. Więc jedyne rozwiązanie to zwiększenie koła bądź przesiadka na silnik bezszczotkowy.

[Zombol]

Moje podwozie waży 350g. Myślę, że z całą elektroniką zmieszczę się w 500-550 gramach. Początkowo było założenie wożenia niewielkich ładunków, ale zrezygnuję z tego.

Zmiana kół jest niemożliwa.

W latach 90 (bo z tego okresu pochodzi podwozie) było możliwe skonstruowanie takiego napędu? Miejsce na silnik ma około 3cm długości. Zasilany był z 8 baterii AA, więc ważył około 600 gram.

Przejście na silnik bezszczotkowy to za duże koszta.

Kurde, to niemożliwe, że nie mogę odtworzyć napędu po tylu latach 😃 Myślałem, że to będzie proste 🙂

[Sabre]

Walnąłem gafę wstyd się przyznać, liczyłem obroty na minutę nie sekundę 😃, dopiero to zauważyłem. Poprawiłem swój post. Więc jest ok, przy 477 rpm masz 1m/s więc przy przekładni 4,1:1 musisz mieć silnik, który daje około 1955 rpm. Taki silnik znajdziesz bez problemu 🙂.

[marek1707]

Zaraz, policzmy na spokojnie:

Koła mają obwód:

3.14*4 = 12.56 cm

Aby jechać z prędkością 100cm/s wystarczy, że będą się kręcić:

100/12.56 = 8 obr/s

Za przekładnią 4:1 silnik będzie musiał trochę przyśpieszyć:

4*8=32 obr/s a zatem 32*60=1920 obr/min

co jest zupełnie sensowną wartością.

Silnik DC umie znacznie więcej a to znaczy, że pojazd będzie miał szansę jeździć dużo szybciej. Weźmy da przykładu takiego malucha:

http://botland.com.pl/silniki-dc-bez-przekladni/139-silnik-tamiya-75026-z-akcesoriami.html

bo przynajmniej coś o nim wiadomo.

Moment 0.02 kgcm to 0.2 Ncm, który za przekładnią będzie już wynosił:

0.2*4=0.8 Ncm

co na kołach o promieniu 2 cm da nam siłę napędową:

0.8/2=0.4 N

Pojazdowi o masie 0.5kg nadaje przyspieszenie:

0.4 / 0.5 = 0.8 m/s2

Nie uwzględniłem sprawności przekładni no i nie wiemy, co to za moment (maksymalnej sprawności? maksymalnej mocy? zatrzymania?) itp, ale jeśli nie zrobiłem jakiegoś grubego błędu, to nawet tak niewielki motorek (modelarze nazywają je klasą 180) jest w stanie spokojnie napędzać to podwozie. Jeśli tylko opory ruchu pozostaną małe (np. płaska podłoga), będziesz musiał poważnie ograniczać prędkość moc jakimś sterowaniem PWM. Wstawienie silniczka klasy 250 czyli o oczko większego, na pewno jeszcze poprawi osiągi.

EDIT: Sabre, pisaliśmy razem 🙂 Nie zauważyłem Twojego postu.

[Zombol]

Coraz więcej wiem, ale jeszcze nie wszystko 🙂

Skoro nie muszę szukać silnika osiągającego 60k rpm, to chciałbym powrócić do koncepcji z 1kg samochodem. Reszta zostaje bez zmian (masa, przyspieszenie, koła).

Zaproponowany post wyżej silnik jest ciut za słaby. Zastanawiam się, czy po uwzględnieniu oporów ten silnik będzie wystarczający? http://botland.com.pl/silniki-dc-bez-przekladni/138-silnik-tamiya-980112m-mabuchi-fa-130.html

Przekładnia będzie wynosić 3,6:1 bo mam zamiar założyć taką zębatkę http://botland.com.pl/zebatki-pom-pojedyncze-atakujace/1166-zebatka-zyz-50a0-10-05p.html

[marek1707]

Moim zdaniem to są takie same silniki. Jeżeli ogólne wymiary a w szczególności długość i średnica wirnika są podobne, to silniki mają podobną moc. Różnice w podawanym momencie mogą wynikać z innych warunków pomiaru. Po prostu przy danym typie silnika (tj. szczotkowy DC z magnesem stałym) z danej objętości uzyskujesz zwykle to samo. Czasem wchodzą w grę czynniki dodatkowe jak aktywne chłodzenie wentylatorem, ażurowana obudowa, potężny komutator czy łożyska kulkowe itd, ale to nie ten przypadek. Obracając się w silnikach klasy 180 zawsze będziesz dysponował podobną mocą. Mogą różnić się jedynie rodzajem uzwojenia - jeden będzie przeznaczony do pracy przy 3V i większym prądzie a drugi przy 9V i prądzie ok. 3x mniejszym.

Silniki szczotkowe DC są raczej silnikami wysokoobrotowymi. Ich ulubione szybkości to kilka tysięcy obr/min. Już poprzednia przekładnia 4:1 była marna i zmuszała silnik do pracy na bardzo wolnych obrotach podczas startu. Mała masa pojazdu i małe opory umożliwiały (moim zdaniem) jednak rozpędzenie i dotarcie do punktu największej mocy. To było jednak na granicy. Zwiększając masę na pewno musisz zwiększyć przełożenie. Inaczej zakatujesz ten silnik. To dość delikatna konstrukcja z komutatorem z cienkich blaszek. Kilka minut pracy pod pełnym obciążeniem + małe obroty i możesz rozglądać się na nowym motorkiem. Nie bez powodu mechanizmy Tamyia korzystające z tych silniczków mają przełożenia rzędu 38:1, 115:1 czy nawet 344:1 a 12:1 nazywane jest high speed co oznacza, że moment jest znikomy za to prędkość niezła:

http://botland.com.pl/30-silniki-dc-z-podwojna-przekladnia