Berechnung der notwendigen Motorleistung

[derSchwabe]

Hallo liebe Kollegen,

wir haben ja schon viel über passende Motoren (anhand konkreter Modelle) gesprochen. Da mein Physikunterricht leider schon etwas zurückliegt, möchte ich noch einmal auf die allgemeine Berechnung der notwendigen Motorleistung zurückkommen.

Wie berechne ich noch mal die notwendige Leistung (Formel?)

Beispiel (schweres 1:8) Modell:

Das Modell wiegt 20kg. Das Sternrad hat einen Außendurchmesser von 80 mm. Wie lautet die Formel, die mir besagt welches Drehmoment einerseits und Wattzahl andererseits ich benötige, damit das Modell auch jede Steigung vernünftig bewältigen kann?


Danke Euch!

derSchwabe

[derSchwabe]

Mit Hilfe unseres Freundes google habe ich mal ein paar Formeln zusammengetragen:


Drehmoment = Kraft * Hebelarm

in diesem Beispiel:

Modell = 20kg, bei zwei Motoren ~ 10 kg pro Kette (?) = 100 N (?) - Doch das gilt nur, wenn die Raupe senkrecht die Wand hochfahren würde, oder? Wie schaut es bei einer Steigung von max. 45° aus?

Aber bleiben wir bei den 100N pro Seite:

Drehmoment = 100N x 0,04m (4cm Radius vom Sternrad!?) ? 4Nm? Klingt etwas viel glaube ich, oder?

Und wie übersetzt sich dies in die notwendige Motorleistung? Fragen über Fragen...

[stuzpasta]

Es wären im senkrechten Zustand 100N pro Kette zu rechnen.

unter 45° kann man die 100 N mal sin(45°)
die Normalkraft die für die Reibung zuständig ist ist 100N mal cos(45°)

ergibt aber das gleiche

die erste angeführte Kraft ist alleine die Gewichtskraft
hierzu kommt noch eine trägheitskraft welche m*a (masse*beschleunigung) beträgt diese wird einfach zu der ersten kraft addiert

das drehmoment wäre richtig ausgerechnet
jedoch weiß ich nicht ob ein rollwiderstand durch die ketten noch dazu kommen würde da ich die genaue konstruktion nicht kenne

und auf die frage ob dies viel ist :
ich bin nicht der meinung da 20kg verdammt viel sind

die formel für die leistung weis ich nicht auswendig kann ich aber bei bedarf nachsehen

Dank an meinen Bruder Georg! =)

[HeikoMuff]

Hallo,

die Grundberechnung des Drehmomentes sind so richtig, es kommen aber noch mehr Verluste bei der Berrechnung ins Spiel. Da wären: Der Wirkungsgradverlust durch den Rollwiderstand der Lauf und Umlenkrollen, Der Rollwiderstand der Kette (Dabei sollte man bedenken, dass diese im Schnee erheblich höher sind als z.B. auf dem Fussboden in der Wohnung), dass Getriebe am Antriebsmotor und der Antriebsmotor hat auch Reibungs und Wirkungsgradverluste zu verzeichnen. Dann sollte ja auch mit dem Räumschild eine entsprechende Schneemenge verschoben und eine Fräse angemessen im Schnee bewegt werden. Die genaue Berechnung dieser Einflüsse dürfte sich als sehr schwierig erweisen. Ich würde bei der Auslegung des Antriebes lieber mehr Drehmoment einplanen als zu wenig. Die Getriebeauslegung von Klaus Bergdolt in seinem Buch für 1:8 dürften ein guter Anhaltspunkt sein. Bei entsprechendem Geldbeutel sind auch die Getriebe von Faulhaber oder Maxon gut zum Antrieb eines 1:8er Modells geeignet. Ich glaube im Forum hat es auch schon an anderer Stelle Beiträge zu diesem Thema gegeben.

VG Heiko

[derSchwabe]

Hallo Heiko,

vielen Dank für Deine Antwort! Im Buch von Klaus sind zum Getriebe natürlich sehr viele wertvolle Hinweise gegeben. Auch aufgeführten Faulhaber-Lösungen sollten sicher bei jedem 1:8er für Vortrieb sorgen.

Ich wollte mich nun aber einmal bei z.B. Maxon nach passenden Motoren umschauen. 50-80W Motorleistung hatte Klaus ja schon vorgeschlagen. Aber was ist das entsprechend notwendige Drehmoment?

So hatte Michi z.B. aus dem Conrad-Business Katalog einen Planetengetriebemotor vorgeschlagen:

"Planetengetriebemotoren mit 233U/min. für ca. 100,-€ das Stück mit 12V bei 5,5 A und 1,2 Nm Nenndrehmoment

Art.-Nr. 19 18 80-76" Die Motorleistung ist mit 42 W angegeben (also eher schwach).

Wie weiß ich, ob das Drehmoment ausreicht und was ~ nötig wäre.


Danke Euch! Henrik

[HeikoMuff]

Hallo Hendrik,

entscheidend ist bei der Motorwahl auch, welches Drehmoment der Motor bei seinem max. Wirkungsgrad entwickelt. Die Wattzahl ist nicht die einzige Entscheidungswahl. Meine Motoren haben auch nur ca. 40 Watt Leistung bei max. Wirkungsgrad, allerdings bei 18N/cm Drehmoment an 12 V. Je höher das Drehmoment am Sternrad steigt, umso mehr Strom A werden aufgenommen. Ich habe versucht das Sternrad mal von Hand zu blockieren und dabei die Stromaufnahme gemessen. Die stieg dann schon mal auf 5 A an (Mehr hat das Netzteil nicht hergegeben) 5 x 12 V = 60 Watt Aufnahmeleistung. Da taten mir aber schon kräftig die Hände weh . Rein rechnerisch hat mein Antrieb bei max. Wirkungsgrad, ohne die Verluste die im Getriebe entstehen, ein Drehmoment von 18 N/cm x 20 (Untersetzung) = 360 N/cm = 3,7 N/m. Ich hatte die Untersetzung bei mir ja von 1:27 auf 1:20 geändert. Beim Stadelfest sind die Motoren im Betrieb im Schnee eiskalt geblieben, waren also etwas unterfordert. Darum habe ich die Untersetzung gesenkt, um eine höhere Drehzahl am Sternrad zu erhalten. Der Praxistest steht allerdings noch aus. Das ganze Thema ist aber ziemlich komplex und so allgemein kaum zu klären.

Gruß Heiko

[pistenjäger]

Wenn ich meine Motor/Getriebekombination errechne, dann komme ich unterm Strich einschl. Wirkungsgrad auf ca. 2,0 Nm am Sternrad.

Mit dem 3863 + 38A 25:1von Faulhaber komme ich auf 2,5Nm incl. Wirkungsgrad.

Send hald 900,- Eiro.


Gruß Michi