Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Physik Frage zum Drehmoment.
Hallo,
ich wollte mal wissen ob diese beiden Werte die ich hier beschreibe zusammen hängen.
Hier mal die Werte.
Der Motor hat ein Drehmoment vom 90mNm das Rad einen Durchmesser von 62mm.
Damit habe ich eine Kraft von 2,9 N am Rad, da ich 2 Motoren habe gehe ich davon aus das sich die Kraft verdoppelt, also 5,8 N, es wird aber nicht geschafft den 2 Kg Roboter zu bewegen.
Ziehe ich den Roboter nun mal mit einer Federwaage brauche ich ein Kraft von 2,5N um ihn in Bewegung zu setzten.
So, heißt das jetzt das die 5,8N am Rad nicht zustande kommen und tatsächlich weniger als die benötigten 2,5N an den Rädern anstehen.
Oder kann man die beiden Werte so nicht miteinander vergleichen?
Schöne Grüße
Thomas
Hi
Deine Rechnung ist falsch!
Mit zunehmendem Durchmesser des Rads wird die Kraft immer kleiner und nicht größer.
Hallo,
ich will es nicht beschworen, aber ich glaube du liegst falsch, zum einen wird meine Kraft mit zunehmender Größe kleiner und die Kraft am Rad sind jetzt ja Newton und nicht mehr Newtonmeter.
Nm = Newton * meter
Nm = 2,9 N * 0,031 Meter
= 0,0899Nm = 90nNm
oder ?
Schöne Grüße
Thomas
Waldschrat
19.04.2010, 22:28
M=r*F*sin(alpha),
Vereinfacht sich in deinem Fall zu M=r*F, umgestellt nach F kommst du also auf F=M/r=90mNm/0,062m = 1,45N pro Rad. Da du 2,5N benötigst wird das wohl ein wenig knapp wenn man die Reibung mit berücksichtigt.
mfg
Edit: Zu spät, Tab stand zu lange offen
Hallo!
@ ThomasD
Deine Rechnung für die Kräfte am Umfang des Rades stimmt, aber die Umrechnung des Drehmoments nicht. Dein Motor hat an seiner Achse mit unbekanntem Durchmesser einen Drehmoment von 90 mNm. Auf dem Umfang vom Rad mit 62 mm Durchmesser, wie der Del schon geschrieben hat, also bei einem Durchmesser von Motorachse z.B. 2 mm ergibt es eine Kraft am Umfang deines Rades gleich 90 * 2 / 62 = ca. 2,9 mN.
Sollte meine Rechnung nicht stimmen, bitte um Entschuldigung, aber ich schon vergessen habe, wann ich das gelernt habe... :)
MfG
Searcher
20.04.2010, 06:59
wenn der Motor mit 90mNm eine Kraft von 90mN = 0,09N an einem Hebel von einem Meter aufbringt, dann kann er am Ende des kleineren Hebel von dem Radius des Rades (62mm/2=31mm=0,031m) eine größere Kraft aufbringen.
@Waldschrat: Hab mal in der Formel den Radius eingesetzt :wink:
Dann komm ich auf auf 2,9N
@ThomasD: Mit 2,9N pro Rad hast Du anfangs meiner Ansicht nach also schon den richtigen Wert angenommen. Wenn die doppelte Kraft von beiden Motoren aber nicht ausreicht um den Robo zu bewegen, stimmt irgendwas anderes nicht im Getriebe, Lagern, Ansteuerung, ...?
Gruß
Searcher
Hallo,
so etwas habe ich mir ach schon gedacht.
Es handelt sich um 1,8° Schrittmotoren im Halbschritt mit der RN-Stepp297 Schaltung.
Die Geschwindigkeit habe ich schon von langsam bis schnell durchprobiert.
Schöne Grüße
Thomas
Hallo,
eigentlich ist der Antrieb schon gestorben, aber ich hab trotzdem noch ein wenig experimentiert und nun mal das Drehmoment des Motors gemessen.
Doch dort klafft eine große Lücke zwischen Datenblatt und Messung.
Gemessen habe ich nur 15 mNm obwohl es bei meiner Drehzahl an die 90 mNm sein sollten.
Dann habe ich den Strom noch mal auf 200% erhöht, da war dann das Drehmoment über 26 mNm.
Schöne Grüße
Thomas
Hi
Vielleicht reden wir aneinander vorbei, aber ich habe recht!
Die 90mNm hast du theoretisch im Mittelpunkt der Motorachse, je weiter du von der Achse weggehst, destso kleiner wird die Kraft.
Aber nehm es dir nicht so sehr zu Herzen, die anderen hier haben anscheinend auch nicht mehr Ahnung als du...
Mit nem Getriebemotor mit eingebautem Drehgeber wärst du besser beraten.
Edit:
Wie ich grad gesehen hab, hat PICture mich schon bestätigt.
Hallo,
das denke ich nicht, Nm hat nichts mit dem Mittelpunkt der Achse zu tun, Nm ist die Karft (N (Newton)) am Hebel (m) (meter), ich glaube da mußt du dich noch mal schlau machen.
90 milli Nm kann also viele Varianten haben, am Radius 0,1m ist N dann 0,9N bei 1,0m sind es noch 0,09 N.
http://www.rn-wissen.de/index.php/Drehmoment
Schöne Grüße
Thomas
Searcher
21.04.2010, 07:18
eigentlich ist der Antrieb schon gestorben
nach http://www.rn-wissen.de/index.php/Schrittmotoren müssten die Motoren aber ausreichen um einen 2kg "Normalroboter" zu bewegen.
Vielleicht hast Du einen anderen Denkfehler. Eventuell Umsetzung von Datenblattwerten? Könntest ja mal Link zum Datenblatt posten und Deine Überlegungen dazu.
Bist Du sicher daß die Ansteuerung OK ist?
Hab leider selbst keine praktische Erfahrung damit, interessiert mich jetzt aber doch, warum das nicht gehen sollte und jemand findet sich, der einen Tipp hat.
EDIT: Muß mich einschränken: Könnte knapp werden. Is gar nich so einfach mit den ganzen Einheiten.
Gruß
Searcher
Hallo,
da es so ein 0815 Motor ist es gar nicht so einfach mit dem Datenblatt, aber das hier entspricht dem was als Schmierzettel dem Motor bei lag:
http://www.e-dschungel.de/Downloads/Datenblaetter/Datenblatt-Thandon-Schrittmotor-KP4M2-203.html?task=doc_details
Ich war mir auch schon mal sicher das die Motoransteuerung richtig ist, da hatte ich an den Motorklemmen LED's angebracht und konnte genau sehen wie die Schritte ausgeführt werden.
@Del & PICture Mir ist da noch eine Definition eingefallen die es euch besser verstehen lässt, 90mNm heißt nicht 90 mN am Mittelpunkt der Achse sondern an einen Hebelarm von 1 Meter, an einen kürzeren Hebelarm braucht man mehr Kraft und bekommt auch mehr.
Die Mathematische Formel M = F * r lässt nichts anderes zu.
Schöne Grüße
Thomas
Du denkst immernoch falsch rum.
Achse sondern an einen Hebelarm von 1 Meter, an einen kürzeren Hebelarm braucht man mehr Kraft und bekommt auch mehr.
Ein letztes mal, ihr rechnet die ganze Zeit so als ob ihr außem am Hebel dreht. Hier ist es aber genau anders rum! Außen habt ihr einen langen weg und braucht wenig Kraft, innen habt ihr einen kurzen Weg und braucht sehr viel Kraft. Und hier wird der Hebel nunmal von dem Motor bewegt der somit sehr viel Kraft aufbringen muss.
Der beste Beweiss ist doch das es mit dem Vewrsuchsaufbau nicht funktioniert habt.
https://www.roboternetz.de/phpBB2/motordrehmoment.php?raddurchmesser=62&gewicht=2&umin=100&untersetzung=1&Button=Berechnen&wegprorad=15.7&sekgeschwindigkeit=13.08&mingeschwindigkeit=7.85&stdgeschwindigkeit=0.47&TvorgetriebeNcm=1.5&TvorgetriebeNm=0.015&TnachgetriebeNcm=150&TnachgetriebeNm=1.5
Hallo Del,
ich glaube wir lassen es, da können wir uns nicht einigen.
Schöne Grüße
Thomas
Searcher
21.04.2010, 20:22
Außen habt ihr einen langen weg und braucht wenig Kraft, innen habt ihr einen kurzen Weg und braucht sehr viel Kraft. Und hier wird der Hebel nunmal von dem Motor bewegt der somit sehr viel Kraft aufbringen muss
@Del: Ich kann Deinem Schluß nicht folgen
ihr rechnet die ganze Zeit so als ob ihr außem am Hebel dreht
Nein, wir (ich schließe Thomas einfach mal mit ein) rechnen, als ob wir den Motor am Hebel festhalten und damit die Drehbewegung anhalten. Die Kraft die dazu notendig ist, ist die maximale Kraft, die den Robot dann vorantreiben kann und die meiner Ansicht nach die 2,9N pro Rad sind.
Die Kraft, die ich aufwenden muß, um die Drehbewegung aufzuhalten wird vom Motor in entgegengesetzter Richtung aufgebracht - in gleicher Höhe, da sich ja nix mehr bewegt.
Damit ich weis, an welchem Hebel ich welche Kraft zu erwarten hab, hat der Hersteller zum Motor die Drehmomentangabe geliefert, die ich in die allgemein anerkannte Formel M = r * F einsetzen kann.
An einem längeren Hebel ist es leichter die Drehbewegung aufzuhalten als an einem kürzeren. Somit bringt der Motor mit einem kleineren Rad - also kürzerem Hebel - mehr Kraft auf den Boden als mit einem großen.
Ich konnte im Internet keinen Hinweis entdecken, das die Drehmomentangabe auf den Achsdurchmesser des Motors bezogen ist.
Bei Anwendung des roboternetz Drehmomentrechners mit 6.2cm Raddurchmesser, 2kg Gewicht, 60 U/min und kein Getriebe wird ein Motor mit 0.372 Nm empfohlen. Dort sind aber reichlich Verluste + Reserven von mehr als 50% berücksichtigt. Davon ausgehend, daß die Hälfte des empfohlenen Drehmoments ausreicht, um 2kg zu bewegen, die dann auf zwei Motoren verteilt sind, ist man schon recht nah an den 90mNm der Motore von Thomas.
Mit Federwaage hat Thomas 2,5N gemessen um den Bot in Bewegung zu setzen.
M = r * F
M = 3,1cm * 2,5N = 7,75Ncm = 0,0775Nm = 77,5mNm
Er hat dabei an der Achse rechnerisch ein Drehmoment von 77,5mNm überwinden müssen (wird natürlich von irgendwelchen Reibungen verursacht) Umgekehrt müßte beide Motoren zusammen für mich dieses Drehmoment aufbringen um den Bot ohne Hilfe von außen zu bewegen.
@all: Wo liegen meine Denkfehler?
@Thomas: Danke für das Datenblatt. Ich kann keinen Fehler feststellen. Die Motoren geben für mich nicht das angegebene Drehmoment ab. Hast Du ja auch schon gemessen.
EDIT @Del: Kann es sein, daß Du im Drehmomentrechner mit 62cm statt mit 6.2cm Raddurchmesser gerechnet hast. Dein Link sagt das jedenfalls aus.
Gruß
Searcher
Hallo!
Ich denke, dass ein Stepper keine permanente, sondern nur Impulsweise zwischen zwei Positionen im Datenblatt angegebene, Kraft ausübt. Ich bin aber kein Spezialist und werde gerne lernen.
MfG
dennisstrehl
21.04.2010, 21:31
Del, haste in Physik gepennt als das mit den Drehmomenten erklärt wurde?
Der Achsendurchmesser hat mal sowas von absolut überhaupt gar nix damit zu tun.
90 Millinewtonmeter = 0,09 Newtonmeter
Durchmesser 62 Millimeter, der Radius zählt, also r=0,031 Meter
F = M/r = 0,09 Newtonmeter / 0,031 Meter = 2,9 Newton.
Eine einfache Dimensionsanalyse zeigt die prinzipielle Korrektheit der Rechnung.
Zum Problem:
Hast du mal den wirklich fließenden Strom gemessen?
Gruß
Dennis
Hallo,
zum Strom, ja.
Der ist im Normalfall der den ich in der RN-Stepp297 Steuerung eingestellt habe 150mA, so wie das Maximum aus dem Datenblatt, Versuchsweise hab ich mal den Strom immer weiter erhöht, dann steigt auch die Kraft aber bei 350mA ist dann Schluss, da bleibt der Motor stehen oder besser gesagt er ruckelt hin und her.
Ich habe auch noch mal die Steppreihenfolge kontrolliert, diese stimmt auch, wenn etwas mit den stepps nicht stimmt, kann es nur noch im oder am Motor vertauscht sein. Der Motor hat 8 Anschlussdräte von dehnen immer 2 von Hause aus zusammen gelötet sind.
Schöne Grüße
Thomas
Yossarian
22.04.2010, 11:55
Hallo
Die in den Datenblättern angegebenen Momentwerte für Stepper sind in aller Regel die Haltemomente.
Sprich: mit dem angegebenen Strom bringt der Motor das angegebene Haltemoment auf.
Mit freundlichen Grüßen
Benno
Hallo!
@ Yossarian
Danke sehr für dein Info! :)
@ alle
Ich habe bisher praktish nichts mit Stepper gebastelt, weil sie mir "schwächer" als DC Bürstenmotoren mit gleicher elektrischer Leistung erscheinen, wahrscheinlich wegen Haltemoment. Stimmt es ?
MfG
dennisstrehl
22.04.2010, 12:37
In dem Datenblatt ist ein Diagramm, in dem das Moment über der Frequenz aufgetragen ist... Frequenz > 0, ist das ein Haltemoment?
PICture, meinst du dass sich der Motor durch sein Haltemoment, ähh, Rastmoment selbst bremst? Da hab ich auch schonmal drüber nachgedacht...
Gruß
Dennis
Genau!
Ich habe über Stepper nur theoretisch gelernt und wenn ich die Funktionsweise analisiere, scheint mir es so, dass nur bei einer bestimmter Drehzahl der Stepper nicht gebremst wird.
Ich denke , dass nur dann, wenn die Kraft seiner Trägheit vom Rotor den Haltemoment gleich ist. Deswegen sind sie für einfache Antriebe, z.B. meines Kunsttiers, auch wegen komplizierter Steuerung uninteresant.
Übrigens, wurden die Stepper für andere Antriebe entwickelt.
MfG
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