Skocz do zawartości

Poprawnosc obliczen doboru silnika do czołgu


siekieramb

Pomocna odpowiedź

Witam

Wraz z kolegami próbujemy zbudować czołg RC z dwiema kamerami(kierowca, celowniczy) oraz strzelającą wierzą(AEG). Stanęliśmy aktualnie na doboru silników do naszego pojazdu. Chcemy użyć dwóch silników aby móc zawracać itp.

Problem jest tego typu że nasz pojazd w przybliżeniu będzie ważył 6kg(to już z zapasem), przeczytałem parę forów próbując policz jaką potrzebuje moc aby ruszyć tego kloca i mam problem.

Posługując się podpowiedziami z forum forbot:

W przybliżeniu:

Należy policzyć jaką moc silnika jest Ci potrzebna. Do tego celu potrzeba siły. Czyli należy założyć przyspieszenie jakie chcemy osiągnąć. Siła to masa razy przyspieszenie a więc:

F [N] = m[kg]* a[m/s^2]

Następnie zakładamy prędkość maksymalną i można już obliczyć wymaganą moc silników:

P [W] = F[N] * Vmax[m/s]

Moc należy podzielić przez dwa jeśli chcemy używać dwóch silników. Najlepiej jeszcze pomnożyć sobie wynik razy 1,5 aby mieć pewien zapas.

Zawsze też możemy podwyższyć napięcie przez co znacznie wzrośnie moc. W przybliżeniu możemy to policzyć ze stosunku:

P2[W]=Pnom * (Uśr/Unom)^2

Gdzie:

Pnom - Moc nominalna silnika

Unom - Napięcie nominalne

Uśr - średnie napięcie jakie będziemy podawać na silnik

Moment obrotowy to siła razy ramię - ramieniem tutaj jest promień naszego koła:

I [mNm] = F[N] * r[mm]

Podstawiając I = m*a*r i przekształcając wzór otrzymujemy

m[kg] = I[mNm]/(a[m/s]*r[mm])

Teraz znając moment silnika,promień kół oraz zakładając przyspieszenie możemy w przybliżeniu obliczyć jaką masę jest w stanie uciągnąć nasz silnik. Należy tutaj zwrócić uwagę na straty np. na przekładni i pomnożyć moment podawany przez producenta przez pewien ułamek załóżmy 0,6.

Prędkość obrotową można policzyć ze wzoru:

Vobr[obr/min]=V[m/s] * Π *2* r[m]*60

gdzie Vobr - prędkość obrotowa silnika, V - prędkość liniowa Π - stała matematyczna, r - promień koła w metrach

a więc wzór na prędkość liniową będzie wyglądał:

V[m/s]= Vobr[obr/min]/(Π * 2*r[m]*60)

Prędkość obrotowa podawana przez producenta podawana jest na biegu luzem. Pod obciążeniem prędkość ta będzie niższa, a więc również powinniśmy pomnożyć ją przez ułamek. Można przyjąć np. 0,7.

Dane:

m=6kg

a=0,5 m/s^2

Vmax=1,5 m/s

r=50mm

Link do silnika:

silnik

Specyfikacja

• Nominalne napięcie: 6 V

• Średni pobór prądu bez obciążenia: 450 mA

• Maksymalny pobór prądu przy zablokowanym wale: 6 A

• Przekładnia: 74.83:1

• Obroty na biegu jałowym przy zasilaniu 6 V: 130 obr/min

• Moment obrotowy: 9,4 kg*cm (0,93 Nm)

• Średnica wału: 4 mm

• Wymiary: 25D x 54L mm

• Masa: 95 g

Moje obliczenia:

F=6[kg]*0,5[m/s^2]=3N

P=3[N]*1,5[m/s]=4,5*1,5(zapas)=6,75 w przybliżeniu 7W

7[W]/2(silniki)=3,5W na silnik

Potem policzyłem moment obrotowy.

I=3[N]*50[mm]=150mNm

Rozumiem że jest to moment obrotowy potrzebny do ruszenia tego robota czy jak?

Następnie policzyłem m:

m=150[mNm]/(0,5[m/s^2]*50[mm] = 6kg sprawdzenie poprawności obliczen

I teraz coś co wgl jest dla mnie dziwne czyli obliczenie V obrotowego i V liniowego:

Dla łatwiejszego liczenia przyjmijmy:

z= π*0,05[m]*2*60=18,84

Prędkość obrotową mam w karcie katalogowej wiec obliczam najpierw prędkość liniową:

Oczywiście najpierw redukuję V obrotową zgodnie z podpowiedzią: 130*0,7=91

V liniowe:

Vlin=Vobr/z

Vlin=91/18,84=4,83[m/s]

Jak ze wzoru obliczymy V obrotowe wychodzi 91 wiec nie rozumiem sensu liczenia tego:

Vobr=Vlin*z

Vobr=4,83*18,84=91[obr/min]

Czy ktoś potrafi mi wytłumaczyć po co to jest? 😉

Ale wracając wiadomym jest według tych obliczeń potrzebne jest mi 3,5W na jeden silnik.

Znalazłem na forum elektroda przekształcenie:

moc [W] = moment obrotowy [Nm] * 2 * pi * obroty [rpm]/60

i idąc tym tropem nawet zmniejszając ilość obrotów na minute do tych 91 wychodzi:

Teoretyczna moc silnika z linku:

Ps=0,93[Nm]*2*3,14*91[obr/min]/60= 8,85W

Oznacza to że w mocy mam aż w zanadrzu.

Wydaje mi się to wszystko mało prawdopodobne, wskaże ktoś błędy, albo cudy dlaczego to tak wychodzi.

Za wszelkie uwagi i podpowiedzi szczerze dziękuje 🙂

Link do komentarza
Share on other sites

Takie liczenie trochę nie ma sensu w przypadku pojazdu gąsienicowego, który z założenia ma być dzielny terenowo, jeździć po wszystkim i.. nie oszczędzać na paliwie 🙂

Po pierwsze poruszasz się wolno i przyśpieszenia nie mają znaczenia, więc nie liczysz mocy z siły przyśpieszającej masę. Twoim największym wrogiem będzie opór samego mechanizmu napędowego, gąsienic i ich współpracy z podłożem. Twój czołg nie toczy się na cienkich kółeczkach po idealnie płaskim stole tylko grzęźnie w nierównej ziemi. Poczytaj o tzw. tarciu tocznym i sprawności napędów różnego typu na różnych podłożach. Podpowiem tylko, że istnieje specjalna wielkość (liczona w jednostkach długości, np. mm) opisująca jak wygląda przetaczanie koła/wałka po podłożu. Dla przykładu stalowe kółko po stalowej blasze nie ugina się praktycznie wcale i opory toczenia czegoś takiego są w granicach 0.05-0.01mm, ale już dla gumowego kółka na asfalcie to może być >20mm. Ponieważ we wzorze toczenia masz:

F=N*f/r

gdzie:

F - opór toczenia

N - nacisk osi na podłoże

f - współczynnik oporu toczenia [mm]

r - promień koła [mm]

to wychodzi, że miękkie koła jadące po wertepach zbyt małe być nie mogą, bo tragicznie rośnie opór.

Konkretnie dla napędu gąsienicowego (gdzie najczęściej otoczone gumą koła nośne jadą po bieżni ze stali - to jest podstawowe zaleta tego pomysłu) współczynnik sprawności także niestety zależy od podłoża. To chyba jasne, bo beton czy asfalt bardzo "wypłaszczają" gąsienicę, a z kolei na ziemi czy co gorsza piachu każde kółko nośne wciąż musi podjeżdżać pod swoją małą górkę utworzoną z zapadniętej w tym miejscu gąsienicy. O ile współczynnik sprawności (czyli de facto tarcia tocznego) takiego napędu na betonie oscyluje w granicach 0.05 o tyle na miękkiej brei rośnie do 0.2 i co najmniej tyle (lub lekko więcej na brud, syf, trawę i patyki wciągnięte na bieżnię) bym przyjął jako podstawę obliczeń. Oznacza to, że Twój 6kg czołg na trawie będzie musiał być ciągnięty z siłą min. 12N wciąż zakładając, że jedzie po płaskim a całość jest nasmarowana i czysta. Każda górka i podjazd dodaje zapotrzebowanie na siłę, ale to już szkolna równia pochyła 🙂 Zakładając stromość pokonywanych podjazdów (ciekawe ile stopni założyłeś, bo nadwozie wydaje się niepotrzebnie tak wysokie) oraz promienie swoich kół napędowych możesz łatwo policzyć moment na tych osiach a znając go i zakładając jakąś prędkość - moc. Oczywiście wyjdą jakieś minima. Załóż marginesy (dwukrotne?) i masz mniej więcej pogląd na napęd. Pokaż co wyszło przy drugim podejściu.

BTW: Takie nadwozie bez wielu kół rozkładających obciążenie na całą płaską powierzchnię gąsienicy leżącej na ziemi nie ma większego sensu ani przewagi nad zwykłym, czterokołowym. Każde z Twoich 4 kół zębatych będzie musiało wjeżdżać na swoją własną, ogromną górkę wyciśniętą w piachu czy trawie. Zarówno to przednie jak i to tylne - bo przecież z definicji nie naciągniesz gąsienicy tak by to tylne jechało po płaskim łańcuchu. Ten wybrzuszy się w górę i oba koła będą miały zawsze pod górkę. To już prościej zrobić 4 szerokie oporny i dać sobie spokój z gąsienicą. Przemyśl to i staraj się zrozumieć kiedy i dlaczego napęd gąsienicowy będzie lepszy od kołowego. Musisz mieć wiele niezależnie amortyzowanych kół jadących po stalowej bieżni.

  • Pomogłeś! 1
Link do komentarza
Share on other sites

Bądź aktywny - zaloguj się lub utwórz konto!

Tylko zarejestrowani użytkownicy mogą komentować zawartość tej strony

Utwórz konto w ~20 sekund!

Zarejestruj nowe konto, to proste!

Zarejestruj się »

Zaloguj się

Posiadasz własne konto? Użyj go!

Zaloguj się »
×
×
  • Utwórz nowe...

Ważne informacje

Ta strona używa ciasteczek (cookies), dzięki którym może działać lepiej. Więcej na ten temat znajdziesz w Polityce Prywatności.