Motorauslegung inkl. Getriebe und Riementrieb?

[zuli]

Hallo,

ich habe folgendes Problem:

Ich muss überprüfen ob der Motor den angegebenen Antrieb "schafft" (s. Anhang).

Ein Gleichstrommotor soll über ein Getriebe und anschliessendem Riementrieb ein Schwungrad antreiben und ich bin mir mit der Berechnung total unsicher. Bestimmt könnt ihr helfen.

Das Schwungrad soll mit 300 min-1 drehen.
Anlaufzeit = 60s
Trägheitsmoment vom Schwungrad und Lagerwelle = 30kgm²

Winkelgeschwindigkeit = n*pi/30=300*3,1415/30=31,42rad/sec

Winkelbeschleunigung = 31,42/60=0,524rad/s²

Daraus das Drehmoment = I*a=30kgm²*0,524rad/s²=15,72Nm

Und die Maximalleistung = M*w=15,72Nm*31,42rad/s=493,92W

So, das ist jetzt das Drehmoment und die Leistung auf der Lagerwelle.
Anschliessend kommt ja noch ein Riementrieb (Klein auf groß = 1:4) und dann der Motor mit Getriebe (Untersetzungsverhältnis = 12).

Ich bin mir hier eben sehr unsicher wie nun das Drehmoment und die Leistung über den Riemen (einfach mal 4??) und das Getriebe (Untersetzung??) zu bringen sind.

Motordaten: Nenndrehzahl=4050min-1; Nenndrehmoment=0,76Nm; Anlaufmoment=0,22Nm; Trägheitsmoment=0,000044kgm²
Getriebedaten: Wirkungsgrad=0,81; Drehmoment=25Nm; Stufenzahl=2

zum Verständnis, hier eine Skizze:

[user529]

im schnelldurchlauf:
deine oberen rechnungen stimmen soweit.
klingt total nach einer hausaufgabe...

1. die leistung über das getriebe MUSS gleich bleiben nur die verteilung ändert sich (mehr drehmoment, weniger drehzahl)
2. iges=i1*i2
3. reduzier das trägheitsmoment der schwungmasse auf die motorwelle (gibts irgendwo einen beitrag dazu)
4. hier stimmt etwas bei den übersetzungen nicht: einigen wir uns auf untersetzt (ins langsame) und übersetzt (ins schnelle) wenn das getriebe 12fach untersetzt und der riemen auch, kommt eine drehzahl vom 84U/min heraus => der motor wird nie die 300 erreichen wenn einer untersetzt der andere übersetzt kommt auch nie annähernd 300 heraus. oder ist 12 schon i ges??

mfg clemens

[zuli]

erstmal danke für deine schnelle antwort.

lol, eine hausaufgabe ist es leider nicht, sondern bitterer ernst

du hast recht, die gesamtübersetzung ist i=12, also eine drehzahl von 4050/12= 338 min-1

mein erster beitrag sollte erstmal nur eine überschlagsrechnung sein.

mal angenommen, ich ersetze den riementrieb durch ein getriebe mit insgesamt i=12. so dass also motorantrieb und schwungradwelle axial liegen.

reicht dann der motor inkl. getriebe aus? mein problem ist, dass der motor ziemlich mikrig ist und ich irgendwie das problem habe, dass er das schwungrad nicht abkann (bauchgefühl, deshalb die rechnung).

Einen joker hab ich aber. ich kann mit der Anlaufzeit bis auf 150 sekunden hoch gehen. dadurch reduziert sich die winkelbeschleunigung und das benötigte Drehmoment und die leistung.
rechnerisch ist das richtig?! aber mein verständnis fehlt dafür. schliesslich ist das trägheitsmoment von 30kgm² doch sehr viel.

mal angenommen, ich hab ein Drehmoment von 1Nm zur verfügung. dann wäre die beschleunigung ewig lang, die leistung sehr niedrig, aber das schwungrad würde nach einer zeit x doch mit 300min-1 drehen.
das versteh ich nicht. wo ist mein denkfehler?

hier noch einpaar daten:

motor:
nennspannung = 24V
nenndrehzahl = 4050 min-1
nennstrom = 16A
anlaufmoment = 2,2Nm
zul. spitzenstrom = 50A (bei delta theta = 100K, theta = 20°C)

getriebe (i=12):
wirkungsgrad = 0,81
dauerdrehmoment = 25Nm
axial/radiallast = 500/350 N

wie kann ich nun ausrechnen ob dieser motor das packt.

vielen dank für die erklärungen und die hilfe!!

zuli

[user529]

am anfang schreibst du Man=0.22 und Man=2.2Nm.

da ein getriebe (wie übrigens im Rn wissen beschrieben) das Drehmoment mit der untersetzung steigert kommst du aus deiner rechnung auf: 15,72Nm /12 =1.31 Nm den wirkungsgrad berücksichtigst du durch divid. (ist ja ein gefordertes drehmoment): 1.31/0,81=1.61Nm gefordertes drehmoment, wenn konstant beschleunigt werden soll.

da dein motor aber nur 0.76Nm bringt (im anlauf 2.2 oder 0.22???) wird er zwar beschleunigen, aber nicht mit gewünschtem alpha.
achtung, beim hochlaufen kommt dein motor in ungünstige betriebszustände (im stillstand oder bei geringer drehzahl werden fast nur ohmsche widerstände wirksam; miss ihn mal durch) und der motor verursacht beinahe einen kurzschluss. er wird ausbrennen und das wars.

dein getriebe ist SEHR am limit, wenn du die schwungscheibe nicht seperat lagerst.

was willst du damit anstellen, das teil hat ja eine mörderenergie?
(ja, das meine ich so, nimm ein jede hand ein gewicht von 19kg und dreh dich mit 5U/s das is deine schwungscheibe)


mfg clemens