Pracujemy nad sterowanym komputerowo projektem pojazdu elektrycznego opartym na podwoziu ATV.
Kiedy szukałem silnika prądu stałego do poruszania się tym pojazdem (który szacuje się na 350 kg), znalazłem silnik elektryczny na wózku inwalidzkim. Jest to silnik o mocy 500 W 108 obr./min 24 V DC i ma swój własny mechanizm różnicowy. Sprzedawca powiedział mi, że może on przenosić do 540 kg. Nie wiem na czym opiera się ta liczba.
Mam również silnik prądu stałego o napięciu 500 W 1500 obr./min. 24 V. Jeśli zmniejszę obroty i zwiększę moment obrotowy przy takim samym przełożeniu silnika elektrycznego wózka inwalidzkiego za pośrednictwem reduktorów, to czy może on wzrosnąć do 540 kg? Czy też maksymalna masa, jaką silnik może poruszać, zależy od innych czynników? Jak mogę to zmierzyć?
Z góry dziękuję.
Odpowiedzi:
„Sprzedawca powiedział mi ...” LOL! Gdyby fizyka była jego rzeczą, prawdopodobnie nie byłby sprzedawcą. W każdym razie jego zadaniem jest sprzedaż, niezależnie od tego, czy sprawisz, że urządzenie będzie działać, czy nie.
Pierwszą rzeczą, którą musisz zdecydować, jest to, ile mocy potrzebuje silnik. Następnie możesz martwić się momentem obrotowym i prędkością. Można je wymieniać między sobą, ale nie można oszukiwać fizyki, która wymaga pewnej mocy do niektórych zadań.
Istnieją dwa kryteria dla użytkownika końcowego, na które należy zwrócić uwagę, aby zdecydować o mocy. Oto, jak szybko chcesz być w stanie przyspieszyć i jaka minimalna prędkość chcesz być w stanie wjechać na przyzwoite wzgórze. Jako przykładu użyję kryterium wzgórza.
Powiedzmy, że chcesz być w stanie podnieść 20 MPH w górę o 20%. Ocena 20% oznacza, że idziesz 1 część na każde 5 naprzód. Ponieważ jedyną wykonywaną pracą fizyczną jest wzrost, problem sprowadza się do podniesienia 350 kg prosto przy 4 MPH. 4 MPH wynosi 1,8 m / s, a tutaj na ziemi 350 kg waży 3,43 kN. Zużyta moc to zatem:
(1,8 m / s) (3,43 kN) = 6,13 kW
Oczywiście trzeba będzie pokonać tarcie, więc w tym przykładzie chcesz mieć około 10 kW. Ponieważ 500 W nie jest nawet blisko, musisz albo określić znacznie niższą wydajność, albo uzyskać znacznie większy silnik (i źródło zasilania, aby je zasilić).
Odwróćmy to i zobaczmy, co może zrobić 500 W.
(500 W) / (3,43 kN) = 146 mm / s
Tak szybko 500 W może podnieść całą jednostkę prosto do góry. Przykładowo, stosując to do klasy 20%, może poruszać się z prędkością 5 razy większą lub 730 mm / s lub 1,63 MPH. W rzeczywistości wystąpi tarcie i inne straty, więc prawdopodobnie nie więcej niż 500 mm / s = 1,1 MPH.
Dodano informacje o momencie obrotowym
Powinieneś zacząć od mocy opisanej powyżej. Gdy już zdecydujesz, ile mocy musi zużyć silnik, stajesz wobec kompromisu momentu obrotowego / prędkości. Możesz dowiedzieć się, jakiego momentu obrotowego / prędkości potrzebujesz na kołach, ale zwykle będzie to zbyt wolny i zbyt wysoki moment obrotowy, aby rozsądny silnik elektryczny mógł wytwarzać bezpośrednio. W rezultacie nastąpi pewne zazębienie między wałem koła a wałem silnika. Ponieważ i tak już jest przekładnia, wybierz dobry silnik, a następnie odpowiednio zaprojektuj przełożenie, a nie na odwrót.
Aby spojrzeć na to z perspektywy, przyjrzyjmy się wymaganemu momentowi obrotowemu i prędkości, aby podnieść klasę o 20% przy 20 MPH, jak opisano powyżej. Powiedzmy, że koła mają średnicę 500 mm, a więc promień 250 mm, a więc obwód 1,57 m. 20 MPH wynosi 8,9 m / s, więc koło musi się obracać przy 5,7 Hz. Prawdopodobnie nie uzyskasz odpowiedniego silnika o szczytowej mocy i wydajności przy 5,7 Hz (342 obr./min). Prawdopodobnie uzyskasz przełożenie 5x do 10x, w zależności od najlepszego dostępnego silnika, jaki znajdziesz.
Załóżmy na przykład, że zdecydowałeś, że potrzebujesz silnika o mocy 10 kW. Może to wynosić 60 Hz (3600 obr./min) i 26,5 Nm, 20 Hz i 80 Nm lub szereg innych kombinacji, które dają 10 kW. Odpowiednie silniki będą dostępne tylko w ograniczonej kombinacji, a przekładnia i tak prawdopodobnie zostanie zaprojektowana na zamówienie. Wybierz silnik, a następnie pozwól mu dyktować przełożenie.
źródło