Kettentransportfahrzeug - Leistungsverluste Kette

[jebinga]

Guten Tag,

ich bin gerade bei einem Projekt, bei dem ich mir vorgenommen habe ein Kettentransportfahrzeug zu konstruieren und in Folge dann auch zu bauen.

Dabei stellt sich mir nun die Frage mit welcher Leistung ich meinen Antrieb dimensionieren soll.
Dies ist natürlich von vielen Faktoren wie Geschwindigkeit, Steigung, .... abhängig was soweit auch nicht das Problem wäre. Jedoch kann ich mir nicht vorstellen in welchen Dimensionen sich die Reibungsverhältnisse in der Kette bewegen und wollte fragen ob mir dazu jemand genauere Informationen geben kann wie ich diese miteinberechne.

Mfg,
Jebinga

[HannoHupmann]

Die Frage die sich für mich immer als erstes stellt bei einem Kettenfahrzeug: "braucht es wirklich Ketten?" Ja sie sind vielleicht spektakulärer als Räder aber der Aufwand eines Kettenantriebs ist soviel größer als der von Rädern nun ja.... daher eben die Frage.

Aber zu deiner Frage, eigentlich völlig egal wie du deinen Antrieb dimensionierst, ich würde so einen kleinen Solarmotor nehmen oder vielleicht einfach einen aus einer alten elektrischen Zahnbürste. Alternativ kannst du auch einen 1000 Watt asynchron Drehstrommotor einsetzen. Eigentlich völlig egal die Verluste sind eh irgendwo zwischen 0 und 100%...

PS: Meinst du wirklich wir können ohne spezifische Angaben irgendeine sinnvolle Antwort geben?

[jebinga]

Also zur ersten Frage ist es einfach so dass der Kettentransporter auch auf schwierigem Gelände fahren können sollte(Wald, weicher Boden, holpriges Gelände,...). Und zum anderen stimmt es natürlich auch, dass die Ketten einfach etwas spektatkulärer sind.

Also bezüglich der Angaben hätte ich gemeint, dass ihr mir vllt nur ein paar Tipps geben könntet woher ich Angaben wie die Reibung in Kettenlaufwerken bekomme da ich selbst nichts gefunden habe, und eigentlich nicht darauf abgezielt hätte, dass mir einfach jemand sagt:
Du brauchst bei der Masse, Steigung,..... 2000W Antriebsleistung.... Ich kann dir dieses Motor empfehlen.

Aber falls es dennoch nötig ist oder hilft:
Voraussichtliche maximale Gesamtmasse: m=400kg
maximale Steigung: a=25°
v=4-7km/h
voraussichtliches Antriebssystem: Elektromotoren mit Stromaggregat

Weiters möchte ich mich gleich mal für die schnelle Antwort bedanken und hoffe ihr könnt mir noch weiterhelfen.

mfg
Jebinga

[Hauser]

hey, ich klink mich in das Thema mal mit ein.

Ich hab mit nem Kumpel ein ähnliches Projekt geplant. Wir sind allerdings noch in der "Ideen-sammel"-Phase.

Bei Geschwindigkeit und Antrieb haben wir gleiches geplant, allerdings wollen wir nicht ganz auf 400Kg kommen.
Sollte noch zu zweit getragen werden können.
Von den Maßen her ca. 70 x 50 cm (Kofferraum kompatibel

@jebinga Ich bin auf dein Fahrzeug gespannt (und hoffe auf Erfahrungsberichte)

Planung bei uns geht dann mit dem Anfang des 3. Semesters Anfang Oktober los.

Gruß
Hauser

[ranke]

Die Verluste sind sicher noch von der Bauart der Gleiskette abhängig. Ich vermute aber, dass der kritische Fall beim Kettenfahrzeug die Kurvenfahrt auf griffigem Boden sein dürfte. Es tritt dabei ein unvermeidlicher Schlupf zwischen Kette und Fahrbahn auf, dadurch ein entsprechendes Moment um die Hochachse des Fahrzeugs, welches der Kurvenfahrt entgegenwirkt. Dieses Moment sollte aus Reibwerten und Fahrzeuggeometrie errechenbar sein. Bei einer entsprechenden Fahrgeschwindigkeit errechnet sich auch eine Leistung die für diesen Lastfall notwendig ist. In Wald, weichem Boden, holprigen Gelände kommt auch ein Radfahrzeug noch recht gut zurecht, die von Dir angedachte Gewichtsklasse entspricht etwa einem Quad, mangels Antriebsleistung wird es aber weniger dynamisch sein. Bei tiefgründigem Boden dürfte beim Kettenfahrzeug der Gewinn an Rollwiderstand (gegenüber einem ähnlichen Radfahrzeug) die Verluste durch die Kette mehr als ausgleichen, in allen anderen Fällen hat der Radantrieb Vorteile.

[Klebwax]

Aber falls es dennoch nötig ist oder hilft:
Voraussichtliche maximale Gesamtmasse: m=400kg
maximale Steigung: a=25°
v=4-7km/h
voraussichtliches Antriebssystem: Elektromotoren mit Stromaggregat

Ich habe keine Erfahrung mit Kettenantrieben, auch neige ich bei solchen Problemen eher zum Schätzen. Hier also mal meine Schätzung:

Bei Fahrzeugen in der 100kg Klasse (so kleines Mofa oder Velosolex) braucht man ca. 1kW, bei kleinen Rollern um 250kg so 2,5 bis 4kW. Die 400kg entsprechen eher einem Quad also 5 bis 10kW. Dann würde ich schätzen, daß die Ketten das aufzehren, was du langsamer fahren willst. Fazit: unter 2 mal 2,5kW würde ich nicht planen. Dann würde ich mir mal so ein Quad ansehen, wie dick die Wellen und die anderen Antriebsteile sind. Da noch eins drauf, bei großen Untersetzungen können die Kräfte riesig werden. Lieber etwas größer, nachträglich Achsen und Getriebe verstärken ist eher ein Neubau. Und auch gleich an den Strom denken. Bei 50V sind 5kW 100A, als Anlaufstrom dann auch schon ein mehrfaches. Wenn dann die Kabel nicht zur Elektroheizung werden sollen, muß es was kräftiges sein.

Soweit meine 2 cent

MfG Klebwax

[jebinga]

Soweit so gut und erstmal danke.
Aber 2x2,5kW kommt mir schon vom Gefühl etwas viel vor (kann sein dass ich mich irre), ich hatte eher an ca. 2x1kW gedacht, da ich ja auch wenn ich einiges an Masse habe keine 50km/h fahren will....
Jedoch kann ich mit einer Schätzung noch nicht so viel anfangen.
Die Auslegung der Achsen, Wellen, Kabel... stellen dann wiederum kein Problem dar wenn ich mal weiß was ich durch den Leistungsverlust an den Ketten für einen Antrieb brauche.
Wäre toll wenn sich jemand melden würde der schon etwas Erfahrung mit Kettenfahrzeugen hat falls es hier sojemanden gibt xD

mfg Jebinga

[HannoHupmann]

Also bei 400kg ist es eigentlich kein Modellbau mehr. Es gibt diese kleinen Raubenbagger oder Schneefräsen die haben so Gummiketten die dürften dafür ganz gut geeignet sein. In der Größenordnung von Antrieben kommen viel mehr Verluste zum Tragen. Ich frag mich ja ernsthaft was man bauen will um 400kg auf die Waage zu bringen.

Mein Tipp: Verbrennungsmotor oder Rollstuhlmotor (und selbst die wiegen keine 400kg)



So ein Quad ist übrigens ein tolles Beispiel dafür, dass auch Räder im Gelände agil und schnell sind um nicht sogar zu sagen deutlich besser als Ketten. Erst im Matsch wo die Räder sich eingraben kommt der Vorteil der Ketten.

[jebinga]

Nun ja, es sollte eben wie gesagt ein Kettentransporter werden und mir ist natürlich auch klar, dass es Alternativen gibt wovon möglicherweise auch einige in so mancher Hinsicht besser sein können, dennoch möchte ich aber ein Kettenlaufwerk verwenden.
Und als solcher sollte er auch hohe Lasten transportieren können.
Und um nun nicht im Dreck zu versinken ist eine große Auflagefläche von Priorität.
Die Masse ist deshalb so hoch, da ich für die Lasten m1=300kg angesezt habe und vorerst mal eine Eigenmasse von m2=100kg angenommen habe.
Hierbei ist natürlich schon einiges an Sicherheit für die dann eigentlich zu transportierenden Lasten inkludiert.

Die Idee mit den Gummiketten gefällt mir ganz gut. Weißt du zufällig auch Anbieter, welche solche Kettenlaufwerke mit Gummiketten anbieten?

Wie auch immer, ich habe nun beschlossen durch empirische Versuche mit einem Modell an dementsprechende Vergleichswerte bezüglich den Leistungsverlusten an den Ketten zu kommen.

mfg
Jebinga

[Jeti]

Hallo Jebinga,

wenn ich du wäre würde ich versuchen das Problem mal in Teilstücke zu zerlegen. Letztendlich treten bei Kettenfahrzeugen im Antriebsstrang denke ich ähnliche Verluste auf wie beim Radantrieb. Der Unterschied beginnt ja sowieso erst beim Verlassen der Karosserie. Danach kann man das aber durchaus mal durchdenken. Was kommt dann *denk*:

1. Kettenrad welches Kette antreibt
Die Verluste die hier auftreten halte ich für eher gering. Ketten sind gängige Antriebsteile für viele Anwendungen und alle Anwendungen besitzen mindestens 2 Kettenräder. Ich glaube mich auch erinnern zu können das ein ordentlicher Kettentrieb Wirkungsgrade von 95% haben sollte... aber das sagt meine Erinnerung.

2. Die Laufräder über die die Kette in der Bahn geführt wird
Hier kommt es natürlich darauf an wie leichtgängig du das ganze lagerst. Eine gute Lagerung zahlt sich hier aus. Besonders sollte man denke ich darauf achten das kein Staub und Dreck dort hinein gerät. Sonst kann sich der Wirkungsgrad deutlich verschlechtern. Ansonsten wirst du aber auch hier nicht so viel verlieren.

3. Führungen der Ketten in den Laufrädern
Hier kann es natürlich schon mal zu Reibungen kommen. Besonders wenn du in der Kurvenfahrt bist und die Ketten eigentlich von den Laufrädern runterrutschen wollen. Dann verkeilen sich ja Führungen und Führungsnuten ineinander. Das reibt ganz gut. Nimm hier ein paar Werkstoffe die gut aufeinander gleichen auch ohne das du sie fettest. Kunststoff/Stahl wäre denke ich gut. Ich habe das mal im kleineren Maßstab mit Kunststoff/Alu gebaut... wobei Alu beim Reibwert ja wirklich nicht zur Elite gehört. Aber das lief auch ganz gut.

Fazit.
Ich denke (ACHTUNG!!!! MEINE PERSÖNLICHE MEINUNG ) das du den Kettenwirkungsgrad mit 90% ganz gut abschätzen kannst. Wahrscheinlich wirds noch besser sein. Aber wenn du dein Fahrzeug darauf auslegst das es sich auch mal den ein oder anderen Matschberg mit größerer Steigung hocharbeiten kann, dann fällt das nicht so ins Gewicht. Viel schlimmer abzuschätzen ist die Spannkraft der Ketten. Die kann extrem sein. Beim ersten mal hatte ich mich dabei so verschätzt das meine Welle einfach abgeschert ist... so kanns laufen

Wenn du "empirische Versuche" machen möchtest darf ich dich ein bisschen warnen... die wenigsten Effekte welche Verluste angehen lassen sich von kleinen auf große Maßstäbe übertragen... umgekehrt gehts auch nicht wirklich gut.

Viele liebe Grüße
Jeti