Motor / Getriebemotor

[Cysign]

Hallo beisammen,

ich muss endlich mal an meinem Rahrradfelgendisplay weiter machen.
Und da ich grade etwas Geld habe, überlege ich, welchen Motor ich kaufen soll.
Ich plane 4-8 Umdrehungen pro Sekunde an der (ich meine) 28"-Felge zu machen.
Den Motor möchte ich per Riemen mit der Felge verbinden und die Riemenscheiben dafür selber auf der Drehbank fertigen.

Also benötige ich einen Motor, der genug Kraft liefert, um die Felge vom Stillstand in Bewegung zu bekommen und der gleichzeitig schnell genug ist, um die gewünschte Mindestanzahl an Umdrehungen hinzubekommen, also 240-480 Rpm.
Am liebsten wären mit 12-24V, aber auch gegenüber außergewöhnlichen Spannungen bin ich aufgeschlossen.

Dadurch dass ich die Riemenscheiben selber fertigen kann, kann der Motor sich bei geeigneter Kraft auch langsamer drehen und ich kann mit dem Übresetzungsverhältnis die nötige Umdrehungszahl erreichen.
Allerdings sollte der Motor auch für Dauerbetrieb von mehreren Stunden geeignet sein, da das Fahrradfelgen-Display an einer Wand montiert werden und durchaus mal nen abend durchlaufen soll.

- - - Aktualisiert - - -

Theoretisch müsste auch ein etwas schwacher Kandidat ausreichen, der das Rad langsam in Bewegung versetzt und seine Drehzahl erst nach und nach erreicht. Aber ich frage mich, ob das Getriebe eines solchen Billigheimers für die auftretenden Kräfte ausreicht:
http://www.ebay.de/itm/12V-DC-60RPM-Modellbau-Micro-Buerstenmotoren-Gleichstrommotor-Getriebemotor-/141558759883?hash=item20f58f41cb

[Geistesblitz]

Bei Getriebemotoren sollte eigentlich zu erwarten sein, dass sie das Drehmoment aushalten, das der Motor maximal liefert. Kräfte können bei dir nur durch die Riemenspannung entstehen, die schon echt übel sein müsste, um den Motor zu beeinträchtigen. Würd auch sagen, nimm einen der im richtigen Drehzahlbereich läuft und nicht ganz klein ist, dauert dann zwar ein bisschen länger mit der Beschleunigung aber funktioniert (und ist sogar recht energieeffizient). Wenn dann würde ich aber einen Getriebemotor nehmen, der schneller dreht als die Felge und dann mit Untersetzung verlangsamen, ist besser als andersherum. Also so etwa Motor mit 1000 U/min und dann 1:2 untersetzen zB., Feineinstellung dann mittels PWM.

[ranke]

Der üblicherweise erzeugte Krach der kleinen Getriebemotoren wäre noch ein weiteres bedenkenswertes Kriterium. Dagegen wäre der Riemenantrieb als einziges Getriebe eine elegante und lärmarme Lösung. Falls auf der Felge kein Reifen montiert sein soll, kann man einen Riemen im Hohlbett der Felge laufen lassen, was einen Riemenraddurchmesser von etwa 28'' = 710 mm ergibt. Bei einer Solldrehzahl der Felge von 8Hz = 480 1/min bräuchte man ein Riemenrad für den Motor von etwa 115 mm, wenn der bei 3.000 1/min läuft. Elektrisch eher überdimensioniert aber mechanisch einigermaßen vernünftig sieht z.B. dieser Kandidat von Pollin (http://www.pollin.de/shop/dt/NTYzOTg2OTk-/Motoren/Gleichstrommotoren/Gleichstrommotor_JOHNSON_1397220469_13_V_.html) aus. Statt dem Riemen kann man auch an ein Reibradantrieb denken (z. B. mit montiertem Reifen).

[Klebwax]

Aber ich frage mich, ob das Getriebe eines solchen Billigheimers für die auftretenden Kräfte ausreicht:
http://www.ebay.de/itm/12V-DC-60RPM-Modellbau-Micro-Buerstenmotoren-Gleichstrommotor-Getriebemotor-/141558759883?hash=item20f58f41cb
Bevor ich anfange zu rechnen, würde ich erstmal schätzen.


Ich plane 4-8 Umdrehungen pro Sekunde an der (ich meine) 28"-Felge zu machen.
Das dürfte so einer Fahrgeschwindigkeit von 50km/h entsprechen. Was da für Kräfte auftreten, was da für ein Trägheitsmoment wirkt und was bei einer kleinen Unwucht passiert, kann man ahnen. Man kann ja mal ein Fahrad kopfüber aufstellen, und versuchen die Drehzahl mit Handbedienung der Pedalen zu erreichen. Die Kräfte kann man fühlen.

Und nun stelle man sich in diesem Umfeld einen Motor vor, der einen Durchmesser von 25mm und dessen Abtriebswelle einen von 4mm hat. Die Zähne im Getriebe, auch die an der letzten Stufe, dürften irgendwie im mm Bereich liegen. Egal aus welchen Material die gefertigt sind, das passt für mich nicht zusammen.


Bei Getriebemotoren sollte eigentlich zu erwarten sein, dass sie das Drehmoment aushalten, das der Motor maximal liefert.

Auf der Antriebsseite können die Getriebe das typischerweise auch. Auf der Abtriebsseite ist das nicht immer so. Wenn man mal so eine Serie von Getriebemotoren mit gleichem Motor aber unterschiedlichen Untersetzungen ansieht, findet man oft, daß zuerst das Abtriebsmoment ensprechend der Untersetzung steigt dann aber konstant bleibt bei größerer Untersetzung. Da ist dann die Grenze der Mechanik erreicht, auch wenn der Motor mehr könnte. Besonders bei hohen Untersetzungen ist das ein häufiger Fall, RC-Servos bekommt man so auch gut kaputt (wenn nicht vorher die Stromversorgung aufgibt).

Der Riemen erscheint mir auch problematisch. Wenn er nicht durchrutschen soll, braucht man schon einiges an Riemenspannung. Was wird aber so eine 4mm Achse und ihre Lager so an Radialkraft aushalten, bevor sie aufgibt?

MfG Klebwax

[Michael]

Das dürfte so einer Fahrgeschwindigkeit von 50km/h entsprechen.
nein bei 28 Zoll entspricht das 10-20km/h, also im Bereich des üblichen.

Wenn es nur für einen Versuch sein soll, kann man vielleicht eine bestehende Dynamohalterung mit einem Motor bestücken.
https://www.inside-ebike.com/velospeeder-ein-felgenmotor-zum-nachruesten/

Gruß, Michael

[Klebwax]

nein bei 28 Zoll entspricht das 10-20km/h, also im Bereich des üblichen.

Geschätzt 2 m Umfang, 8 U/sec => 16m/sec, 57 600 m/std

Aber das, was ich über die mechanischen Grenzen des vorgeschlagenen Motors gesagt habe, gilt auch bei 10-20km/h.

MfG Klebwax

[Michael]

ups, Pi vergessen ;)
Da hast du natürlich recht.

Gruß, Michael

[Crazy Harry]

Allerdings sollte der Motor auch für Dauerbetrieb von mehreren Stunden geeignet sein, da das Fahrradfelgen-Display an einer Wand montiert werden und durchaus mal nen abend durchlaufen soll.

Ich vermute mal, daß der TO eher nicht mit dem Fahrrad fahren will. Ich habe zumindest noch von keinem wandmontierten Fahrrad gehört ;)

[Klebwax]

Ich vermute mal, daß der TO eher nicht mit dem Fahrrad fahren will. Ich habe zumindest noch von keinem wandmontierten Fahrrad gehört ;)

Und ich vermute, du beziehst dich auf meinen Post:


Man kann ja mal ein Fahrad kopfüber aufstellen, und versuchen die Drehzahl mit Handbedienung der Pedalen zu erreichen. Die Kräfte kann man fühlen.
Den Geber für den Tacho ans Hinterrad und kurbeln bis er so 50km/h anzeigt, dann ist die gewünschte Drehzahl erreicht. Das meinte ich.

MfG Klebwax

[Crazy Harry]

@Klebwax: Eher nicht, da es garnicht um ein Fahrrad geht, sonder um ein Felgendisplay ;)

[Thegon]

Hallo!

Für Sebstbau-Elektrofahrzeuge gibt es recht kräftige und nicht so teure Motoren auf Ebay:
http://www.ebay.de/itm/MY1016-DC-Motor-Buersten-Gleichstrom-200W-250W-300W-350W-24V-36V-0-7-1-22-Nm-/141401251374

Mit einer entsprechenden Riemenscheibe ließe sich das von der Geschwindigkeit her ja den Anforderungen anpassen, und ich weiß aus Erfahrung dass diser Motor ziemlich unkaputtbar ist, sicher nicht bei den Belastungen von diesem Display.
Mein eigenbau E-Roller hat übrigens genau diesen Motor, die Riemenscheibe ist aus Sperrholz/Plexiglas/Spax und mit Schrauben und Kupferdraht direkt an die Speichen des Rades gekoppelt, das Teil fährt auch 25km/h mit mir drauf und bis jetzt ist noch nichts auseinandergefallen ;-))

Wenn du eh drehen kannst hast du da ja alle Möglichkeiten offen.

Aber mal eine andere Frage:
Ist es bei einem solchen Felgendisplay denn wichtig, dass es die gewünschte Drehzahl innerhalb eines besonders kurzen Zeitraumes erreicht? Ein gewisses Anlaufen (10-20s) dürfte hier doch nicht zu störend sein, oder?

Da die Lager einer ordentlichen Felge ja extrem leichtgängig sind (beeindruckt mich bei modernen Moutainbikes immer wieder) könnte man die ganze Antriebsgeschichte doch ziemlich unterdimensionieren, und dafür einen Sanftanlauf einbauen?
Dann braucht auch der Riemen nicht so stark gespannt sein, dafür dann aber eine kleine Riemenscheibe (möglicher Weise anstelle des Zahnkranzes bzw. irgendwie an die Speichen?), weil dann der Riemen nicht so stark flattert bei höheren Drehzahlen.

Nichtsdesto trotz würde ich für solche Geschwindigkeiten einen sehr massiven Halter vorsehen, am besten gleich aus Eisen geschweißt mit einer ordentlichen Grundplatte. Man möchte ja nicht dass das Ding aus seiner Halterung hüpft und mit 50km/h durchs Zimmer schießt ;-)

Grüße
Thegon

[i_make_it]

Eine 28" Vorderradfelge wiegt meines Wissens ab 0,6Kg aufwärs.

D = 28"*25,4mm = 711,2mm
U = 711,2mm *3,14 = 2233,168mm
U = 2,23m
m/s(max) = 2,23m * 8 1/s = 17,865m/s
m/h = 17,865m/s * 3600s = 64315,238m/h
km/h = 64315,238m/h / 1000m = 64,315km/h

Das ist dann schon eine ordentliche Umfangsgeschwindigkeit.
Da bei einem Kreisel die Wirkrichtung einer angreifenden Kraft bekantermaßen um 90° versetzt wirkt (Gyroskop, Boomerang, etc. Stichwort: Kreiselmoment) wird sich also die kleinste Unwucht entsprechen auswirken und versuche das Teil von der Wand zu reißen.
Ich empfehle anstelle einer Fahradfelge eher eine entsprechend große GFK Platine und möglichst Leichtbau.
Wenn so eine Felge mit der Drehzahl mal Quer durch den Raum fliegt, weil die Wand nicht die Stabilität hat um die Dübel auch noch nach X Betriebsstunden sicher zu halten, hat man den Splatter Horror Film als Liveact im Wohnzimmer.
Also wenn keine Stahlbetonwand da ist und entsprechend 180mm (oder länger) spreizdruckfreie Reaktionsanker. würde ich das Projekt noch mal von Grund auf neu überdenken und die bewegte Masse so gut es geht reduzieren. Dann kann man auch dank der geringen Masse über einen Direktantrieb wie bei den Platinenmotoren von Floppies nachdenken. Der hat im Gegensatz zu Riemenantrieben, auch den Vorteil, das kein Kippmoment durch die Riemenspannung auftritt und somit das Kreislemoment nur noch durch Bauteiltoleranzen und Justagefehler bestimmt wird.

Um es mal zu verdeutlichen, wenn ein Fahrad so gut Justiert ist, das es sicher ist, kann man getrost bei 64km/h die Hände vom Lenker nehmen ohne das es einen zerlegt. Radsportler zeigen immer wieder daß das geht, aber versuch das mal selbst (Schutzkleidung nicht vergessen) und auf einem abgesperrten Areal machen.

Ein zweiter Test wäre mal ein Rad entsprechend beschleunigen und dann ein Paar Hähnchenflügel in die Speichen halten. Entspricht in etwa dem, was mit den Fingern von jemanden passiet der da rein kommt.

Wenn man sich damit eingehend befasst hat, und Unfälle ausschließen kann dann sollte man sich weiter der Realisierung dieses interessanten Projektes widmen.

[Klebwax]

Aber BTT,

mit einem
... Modellbau-Micro-Buerstenmotore .... mit einer 4mm Abtriebswelle wird man diese Drehzahl einer 28" Felge nie erreichen, egal mit welchem Getriebe. Da passt der von Thegon genannte Motor (http://www.ebay.de/itm/MY1016-DC-Motor-Buersten-Gleichstrom-200W-250W-300W-350W-24V-36V-0-7-1-22-Nm-/141401251374) mit seinem Kampfgewicht von ca. 2,3kg und einer 10mm Welle schon besser. Ein bisschen weniger könnte es auch tun, aber solange man nicht das Budget hat, sich bei Maxon o.ä. etwas passendes zu suchen, ist der schon günstig.

MfG Klebwax