Richtiger Motor mit richtigem Drehmoment?

[Pajonilaus]

Hallo Liebe Forum-Mitglieder,

ich bin seit dieser Woche am bau meines ersten Roboters und scheitere schon jetzt an der Auswahl des Motors.

Den Zahnriemen-Antrieb meines Roboters hab ich mir so wie auf der Abbildung (Antrieb.jpg) vorgestellt.
Ganz toll einfach! hehehe

Ich hab auch schon fleißig gerechnet und mit lauter Formeln um mich geschmissen aber ich kam einfach zu keinem guten Ergebnis. Da kamen immer Werte von 0,01 - 0,2Ncm raus. Aber ich glaub mein Problem ist, dass ich nicht weiß wie ich mit dem Drehmoment umgehen soll.

Was meint ihr oder könnt ihr mir meine Fragen beantworten:

- Wie groß muss die Drehzahl und der Drehmoment sein, dass sich mein ca. 0,75 - 1,25kg schwerer Roboter mit Schritttempo von der Stelle bewegt?

- Brauch ich unbedingt einen Motor mit Getriebe oder langt die Übertragung vom Motor über den Zahnriemen auf die Räder?

- Gibt es eine Normgröße für Ncm? Ich meine damit z.B. 1Ncm bewegt so und so viel Kg auf 1cm

Ich hoffe ihr könnt mir weiter helfen. Weil ich verzweifel schon mit meinen Physikkenntnissen.

gruß Pajonilaus

[vohopri]

Hallo,

du willst Schrittgeschwindigkeit. Das sind V = 5km/h => 5000/60 Meter/Minute =>83 000 mm/min.
Der Riemen läuft Kreisbogenförmig um Riemenscheibe am Motor und hat dort einen bestimmten Radius, nennen wir den rm für Radius am Motor. Der Motor hat eine bestimmte Umdrehungszahl in U/min, nennen wir die N.
Jetzt wissen wir, um wieviele mm/min der Motor den Riemen weiter treibt.
V=2*rm*Pi*N und das soll 83000 sein.
2*rm*Pi*N = 83000 damit hast du alles, was du brauchst.

Beispiel
Wenn sich der Riemen auf einem Radius von 10 mm gut bewegen lässt (das musst du prüfen anhand eines Datenblatts oder eines Versuchs), dann weisst du die gewünschte Drehhzahl.
N=83000/2/rm/pi
N=1300 U/min.

Jetzt kannst du mit realen Motorwerten und realen Umlaufradien herausfinden, ob es eine lösung für dich innerhalb deines Konzepts gibt.

Es wird knapp, kann aber gehen. Darum solltest du genau und mit realistischen Zahlen rechnen.

Deine zweite Frage kannst du auf eine ähnlich systematische Art lösen.
Du Hast ein Motordrehmoment und einen Radius des Riemens über die Motorscheibe. Daraus berechnest du die Zugkraft am Riemen und das ist die Kraft, die dein Fahrzeug antreibt. Diese muss jetzt der Summe aus Rollwiderstand (incl Antrieb), Trägheit und der Kraft, die für Steigungen benötigt wird, mindestens gleich sein.

Bei einem ähnlichen, aber sehr einfach gestalteten Projekt habe ich Rundriemenantrieb verwendet, da sich die Riemenscheiben für Rundriemen deutlich kleiner konstruieren lassen. Wegen der günstigen Werte habe ich dann nur 2 mal 90 Cent für die Motoren ausgeben müssen.

https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?t=5070

grüsse,
Hannes

[Pajonilaus]

Servus,

Vielen Dank für deine Antwort hab jetzt einen realistischen Wert für meinen Drehmoment raus. Nämlich 12,5Ncm klinkt schon viel besser.

Ich hab aber mit einer Geschwindigtkeit von 1,8km/h gerechnet weil 5km/h war mir zuschnell für meinen Roboter. Der Roboter ist nämlich nur für so kleinere indoor-Aufgaben wie z.B. einer Linie nachfahren, Gegenständen ausweichen usw. .

Weil er soll mir ja nicht kaputt gehen, wenn er ein Hindernis gefunden hat.

Also nochmal vielen Dank für deine Erklärung.

gruß pajonilaus

[vohopri]

Sers,

ja das stimmt, Schrittgeschwindigkeit fahren ist in einer Wohnung schon etwas hoch, wenn man nicht riesige Hallen bewohnt.

grüsse,
Hannes

[Pajonilaus]

Servus,

wie ist das den mit der Drehzahl? Laut meiner berechnung brauch ich eine Drehzahl von 1591,549 1/min am Motor.

Da es aber keinen Motor mit so einer Drehzahl gibt muss ich wohl doch ein Getriebe an den Motor bauen. Oder ist die Drehzahl egal kann ich da auch einen nehmen der 4000 1/min hat mit endsprechendem Drehmoment.

gruß pajonilaus

[vohopri]

Sers,

Jetzt bist du anscheinend schon bei 3mm Riemenradius am Motor angelangt, das heisst wohl Rundriemen oder Flachriemen.

Wenn der Motor 4000/min dreht, dann fährst du 4.5 km/h, was ja ein hoher Wert für dich ist.

Du kannst zwar die Spannung am Motor verringern, aber dann knickt dir die Leistung weg. Die Leistung sinkt viel stärker als die Drehzahl, und damit fehlt dir das Drehmoment. In weiterer Folge bricht dir auch die Drehzahl ein.

Bei diesem Projekt: https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?t=5070 habe ich mittels Serien - Parallel Umschaltung eine variable Motorspannung. So kann ich langsam im Zimmer fahren und bei Bedarf (Teppichkanten, Türschwellen oder zu Ende gehnde Batteriekapazität) Leistung zuschalten.

Ein anderer Workaround wäre eine Geschwindigkeitsregelung über PWM, die die Geschwindigkeit konstant hält.

Im allgemeinen verwendet man aber Getriebe, um ein stabiles Fahrverhalten bei der gewünschten Geschwindigkeit zu erreichen. Es gibt ja fertige Getriebemotoren, oder man baut Getriebe und Motor getrennt.

in diesem Projekt: https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=36497 habe icht den letztgenannten Weg beschritten.

http://www.jbergsmann.at/DSCF0256-600x400-37-Portalachse-Getriebe.jpg

Bei 90 cent pro Motor und 25 cent pro Zahnrad ist das recht günstig.

grüsse,
Hannes

[Pajonilaus]

servus,

mein Problem ist das ich schon zwei Universalmotoren (http://www.conrad.de/goto.php?artikel=244430) habe, aus einem früheren Schulprojekt. Doch das Prob ist, dass das Drehmoment zuklein ist.

Ich hab ja gesagt das ich ein Drehmoment von 12.5Ncm berechnet habe um auf meine Geschindigkeit zukommen. Da ich aber zwei Motoren habe brauch ich nur noch 6.25Ncm pro Rad. Mit einem Riemenverhältnis von 1:2 brauch ich nur noch 3.25Ncm den der Motor mir geben muss. Ich hoffe des Stimmt.

Nun ja, aber die Motoren die ich habe bringen nur 2Nmm. Wie muss ich jetzt mein Getriebe berechnen das ich meine Drehzahl und mein Drehmoment erreiche?

gruß Pajonilaus

PS: Sorry Physik ist net mein Fachgebiet

[vohopri]

Sers,
du nimmst eine Antriebsradgrösse an und berechnest die nötige Drehzahl dort für die Gewünschte Geschwindigkeit. Das Verhältnis der Motordrehzahl zur Raddrehzahl ist das benötigte Übersetzungsverhältnis für das Getriebe.

Das Drehmoment auf dem Antriebsrad wird durch das Übersetzungsverhältnis des Getriebes vervielfacht. Das benötigte Drehmoment auf dem Antriebsrad errechnest du aus der benötigten Antriebskraft und dem Radius des Antriebsrades. Für Getriebeverlust gibt man noch was dazu.

Recherchiere da ein wenig, google und wiki sind hilfreich. Es gibt genug Artikel, die das verständlicher beschreiben, als ich das könnte.

grüsse,
Hannes