Wie berechnet man das Haltemoment?

[Elvid]

Hallo,

ich bräuchte ein bisschen Hilfe bei der Haltemoment Berechnung. Bin absoluter Anfänger in dem Bereich.

Ich würde gerne aus den Teilen vom Lego Technics Großer Geländewagen mir einen Roboter Bauen. Typische Bauweise... Platform mit 4 Rädern, die von 2 Motoren gesteuert werden.
Der wagen sollte eine kleine Steigung überwinden können. Bevorzugt würde ich natürlich gerne den ganzen Geländewagen benutzen, wenn ich es schaffen sollte alles dort zu verbauen.

Es handelt sich um einen Schrittmotor: Unipolar/Bipolar, 200 Steps/Rev, 4.0V, 1200mA (NEMA 17)
Hier die angaben vom Motor die mich grad verzweifeln lassen:

Size: 42.3 mm square x 48 mm, not including the shaft (NEMA 17)
Weight: 350 g (13 oz)
Shaft diameter: 5 mm
Steps per revolution: 200
Current rating: 1200 mA per coil
Voltage rating: 4 V
Resistance: 3.3 Ohm per coil
Holding torque: 3.17 kg-cm (44 oz-in)
Inductance: 2.8 mH per coil
Lead length: 12 in

wäre der dafür geeignet?

wichtig wäre mir eine Herleitung der Formeln und eine Berechnung für doofe...
Haltemoment, Drehmoment, etc.

Vielen Dank schonmal.

[Geistesblitz]

Dein Motor hat ein Drehmoment von 0,317 Nm im Bereich unter der Grenzdrehzahl. Wo die Grenzdrehzahl liegt, hängt vom Treiber und der Versorgungsspannung ab. Ob das Drehmoment für dein Vorhaben reicht, musst du anhand der Daten deines Fahrzeugs (Masse, maximale Beschleunigung, maximale Steigung, Reibungskräfte) berechnen.

Wie ich auf das Drehmoment komme? Einfach den Wert von Holding Torque genommen und in die richtigen Einheiten umgerechnet. Die meisten Schrittmotortreiber haben eine einstellbare Konstantstromregelung, sodass bis zu einer Grenzdrehzahl immer ein konstanter Strom durch die Spulen fließt und somit das Haltemoment gleich bleibt. Bei der Grenzdrehzahl reicht die Spannung durch die induzierte Gegenspannung gerade so nicht mehr aus, um auf den geforderten Strom zu kommen, und der Motor verliert mit steigender Drehzahl an Moment. Du kannst den Strom auch höher einstellen als 1,2A um das Drehmoment zu erhöhen, allerdings erwärmt sich der Motor dann stärker und kann dadurch Schaden nehmen.

[Elvid]

Ok, vielen Dank schonmal für deine Antwort.

Aber ich stehe immer noch auf dem Schlauch. Dass Holding Torque für Haltemoment steht, war mir klar. mit dem Wert 3.17 kg-cm konnte ich nur nichts anfangen. Ich weiss leider immer noch nicht, wie du umgerechnet hast um auf Nm zu kommen. diesen Bereich muss ich mir noch aneignen (Selbststudium). Kannst du mir das bitte nochmal kurz erläutern...

Danke dafür

[Günter49]

Vielleicht liegt der Grund für die Unklarheit in der in englischen Dokumentationen häufig zu findenden Schreibweise für das Drehmoment „kg-cm“. Eigentlich müsste es „kgcm“ heißen, also kg mal cm. Dann passt es schon besser zur Drehmoment-Einheit „Nm“.
3,17 kgcm/100 = 0,0317kgm
0,0317kgm * 9,81 = 0,310977Nm
Der Einfachheit halber und mit hinreichender Genauigkeit nimmt man statt 9,81 den Wert 10:
0,0317kgm * 10 = 0,317 Nm.
oder noch schlichter:
kgcm/10 = Nm

Gruß, Günter

[Geistesblitz]

Ich find die Notation auch schrecklich, oftmals findet man sogar kg/cm, was mathematisch völlig daneben wär, da dann ja die Kraft mit längerem Hebelarm steigen anstatt sinken würde. Günter hat das im Grunde schon richtig erklärt, man quasi immer mit "1" multiplizieren.
Ich versuch das mal mathematisch nachvollziehbar darzustellen:
Statt 1 kann man auch schreiben 1*m/(100*cm)
Da 1m auch 100cm sind, ist der Term äquivalent zu 1
3,17 kg*cm*m/(100*cm) = 0,0317 kg*m (cm kürzt sich raus)
Da Kraft und Masse aber völlig verschiedene Dinge bezeichnen, müssen wir mit der Gravitationskonstante G = 9,81 N/kg = 9,81 m/s² umrechnen
G*1kg=9,81N
demnach ist
G*0,0317 kg*m=9,81*0,0317 kg*m*N/kg
kg kürzt sich heraus, übrig bleibt 0,311 Nm, was auch die physikalisch korrekte Größe für Drehmoment darstellt.
Ich hab vorher nur einfacherweise mit 10 gerechnet statt 9,81, daher jetzt ein etwas niedrigerer Wert.

[Elvid]

Vielen Dank Günter und Geistesblitz.
Es ist ewig her, das ich mich mit technischer Mechanik etc. beschäftigt habe. Werde wohl aufgrund meines neuen und interessanten Hobbys nicht wirklich drum rum kommen. Danke nochmal. Habt mich gerettet. Muss das jetzt alles nur iwie mit dem Lego Wagen in Verbindung bringen um herauszufinden obs reicht oder nicht.

Liege ich in der Annahme richtig, dass sich bei 2 Motoren die Kräfte ganz normal addieren, oder muss ich abgesehen von Reibung, Haftung, Gewicht noch iwas berücksichtigen? Geht iwas verloren?! Oder kennt ihr ne interessante Quelle, wo viele Anfänger-/Logikfehler angesprochen werden. Ich durchforste parallel ja schon das RN-Wissen Net.
Danke und Gruß