Motoren für "Traktor" Lenkung

[maju]

... Das im ersten Posting hätte das ganze Gelaber hier überflüssig gemacht ...

Tschuldige. Ich dachte schon der Thread Titel hätte klar gemacht, dass ich nur Motoren für die Lenkung Suche und keine Antriebsmotoren.

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Hier nochmal ein paar Infos zum "Andifant", obwohl ich denke, dass das für dein Vorhaben eh nicht so relevant ist (Panzerlenkung). Die beiden Motoren haben wie schon gesagt je 4kW. Im Fahrzeug waren original 2 Bleibatterien a 12V, 180Ah verbaut.

Na ja, dass sind knapp über 4kWh Kapazität beim Andifanten.

Bei meinem Vekikel sind derzeit 12x Versorgerbatterien geplant mit je 12V 100Ah. Das sind >14kWh.
Die "richtige" Lenkung statt der Panzerlenkung wird zudem helfen, erheblich Energie zu sparen so hoffe ich.

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Gut, dann ist das schon mal geklärt, ich konnte das aus Deinem ersten Posting nicht klar herauslesen, ob Du Antriebs- oder Stellmotor meinst (und andere, die Dir geantwortet haben offensichtlich auch nicht).

Das nötige Moment für den Stellmotor hängt in hohem Maß von der Lenkgeometrie ab. Im besonderen geht es um den Abstand zweier (theoretischer) Punkte auf der Radaufstandsfläche. Der erste Punkt ist der gedachte Aufstandspunkt der Reifens (der in Wahrheit eine Fläche ist), der zweite Punkt ist der Schnittpunkt von Aufstandsfläche und der etwa senkrechten Schwenkachse des Rades. Dieser Abstand wird in der Fahrzeugtechnik auch Lenkrollradius genannt ...

Danke für deine Ausführungen. Da ich die Räder um 180° bewegen kann, liegt die Lenkachse senkrecht und parallel zum Reifenquerschnitt und ist somit >0. Bei derzeitiger Konstruktion liegt der Lenkrollradius bei 108mm. Zur Berechnung welche Kraft benötigt wird, gehe ich vom "schlimmsten" Fall aus: Gummiräder auf Beton und die Räder blockieren (= drehen nicht mit) während das Rad gedreht wird. Wenn ich den Motor so dimensioniere, dass er das schafft, so bin ich auf der sicheren Seite.

Wichtig sind sicher die Radbelastung (nehme ich mal mit 350kg an => 3500N).
Wichtig ist auch der Lenkrollradius: 108mm
Multipliziere ich die Werte, bekomme ich von der Einheit schon mal ein Moment.

Wo spielt aber nun die Fläche des Reifen bzw. der Untergrund eine Rolle?
Vermutlich gibt's hier einfach einen Faktor, der abhängig ist vom Untergrund und dem Reifen.
Hat hier Jemand eine Ahnung bzgl. der Richtwerte?

Martin

[ranke]

Wichtig sind sicher die Radbelastung (nehme ich mal mit 350kg an => 3500N).
Wichtig ist auch der Lenkrollradius: 108mm
Multipliziere ich die Werte, bekomme ich von der Einheit schon mal ein Moment.

Wo spielt aber nun die Fläche des Reifen bzw. der Untergrund eine Rolle?
Vermutlich gibt's hier einfach einen Faktor, der abhängig ist vom Untergrund und dem Reifen.
Hat hier Jemand eine Ahnung bzgl. der Richtwerte?

Das wäre der Reibwert rho, der in der Praxis maximal etwa 1 wird, bei guten Reifen und griffiger Fahrbahn.
Damit rechnet sich das Reibmoment, das die Lenkung aufbringen muß zu etwa:
Mr = m*g*rho*Lenkrollradius = 378 Nm
Die Formel vereinfacht insofern, weil es mit einem Aufstandspunkt des Reifens rechnet, statt mit einer Aufstandsfläche. Das kann man auch leicht daran erkennen, dass das nötige Lenkmoment nach der Formel Null wird, wenn der Lenkrollradius Null gewählt wird. Das ist natürlich unrichtig. In diesem Fall wäre dann die halbe Reifenbreite als "Ersatzradius" anzusetzen.

[maju]

Das wäre der Reibwert rho, der in der Praxis maximal etwa 1 wird, bei guten Reifen und griffiger Fahrbahn.
Damit rechnet sich das Reibmoment, das die Lenkung aufbringen muß zu etwa:
Mr = m*g*rho*Lenkrollradius = 378 Nm
Die Formel vereinfacht insofern, weil es mit einem Aufstandspunkt des Reifens rechnet, statt mit einer Aufstandsfläche. Das kann man auch leicht daran erkennen, dass das nötige Lenkmoment nach der Formel Null wird, wenn der Lenkrollradius Null gewählt wird. Das ist natürlich unrichtig. In diesem Fall wäre dann die halbe Reifenbreite als "Ersatzradius" anzusetzen.

Danke für die Hilfe.
Ich denke alle Parameter die das Drehmoment erhöhen, kann ich vernachlässigen, da im Normalfall ja die Räder nicht blockierend über den Asphalt radieren müssen sondern ich die Steuerung so programmiere, dass ich die Räder leicht antreibe in Richtung der Lenkbewegung. Somit dürfte das eigentlich benötigte Lenkmoment um Potenzen niedriger sein als bei der Annahme.

Ausserdem: Da die Lenkbewegung ja nicht sehr schnell sein muss, kann ich den Motor über ein Zahnrad untersetzen. Bei einer 10:1 Untersetzung reicht somit ein Motor mit einem Moment von 30-40Nm ohne Probleme aus.

Nochmals vielen Dank für eure Hilfe.
Jetzt kann ich mal was bestellen ohne viel zu raten und werde sehen, wie das in der Praxis funktioniert.

Martin

[ranke]

Ich denke alle Parameter die das Drehmoment erhöhen, kann ich vernachlässigen, da im Normalfall ja die Räder nicht blockierend über den Asphalt radieren müssen sondern ich die Steuerung so programmiere, dass ich die Räder leicht antreibe in Richtung der Lenkbewegung. Somit dürfte das eigentlich benötigte Lenkmoment um Potenzen niedriger sein als bei der Annahme.

Die Strategie, den Antrieb so zu steuern, dass er die Lenkbewegung unterstützt, wird wahrscheinlich nicht in allen Fahrzuständen gut funktionieren. Du mußt auch bedenken, dass die normalen Antriebskräfte ein rückwirkendes Moment auf die Lenkung aufbringen, die der Lenkmechanismus abstützen muß, selbst wenn eine Richtungsänderung gar nicht gewünscht ist. Jedesmal wenn Du an einem Rad "Vollgas" gibst, muß der Lenkmechanismus dieses Rads ca. 380 Nm abstützen nur um die Richtung beizubehalten! Das könnte man zwar mit einem selbsthemmenden Getriebe abfangen, das ist aber vielleicht keine gute Idee. Selbsthemmende Getriebe haben generell eine erhöhte Reibung, wenn man dann gegen das volle Antriebsmoment gegenlenken muß, ist das vom Lenkmotor aufzubringende Moment noch größer als abgeschätzt.
Da Du den Antrieb recht großzügig dimensioniert hast, werden solche Momente regelmäßig auftreten, ein zusätzlicher Sicherheitszuschlag ist meiner Meinung nach durchaus gerechtfertigt.

Da die Lenkbewegung ja nicht sehr schnell sein muss, kann ich den Motor über ein Zahnrad untersetzen. Bei einer 10:1 Untersetzung reicht somit ein Motor mit einem Moment von 30-40Nm ohne Probleme aus.

Das ist sicher richtig. Das Lenkgetriebe muß eben so dimensioniert werden, dass es die nötigen Momente aushält. Wenn man sich eine brauchbare Winkelgeschwindigkeit für die Schwenkbewegung überlegt und einen Zuschlag für die Getriebeverluste einrechnet sieht man schnell, welche Motorleistung für die Lenkung installiert werden muß. Aufgrund dieser Überlegung sucht man sich einen geeigneten Motor und hat dann alle Daten um das Lenkgetriebe rechnen zu können.

[maju]

Die Strategie, den Antrieb so zu steuern, dass er die Lenkbewegung unterstützt, wird wahrscheinlich nicht in allen Fahrzuständen gut funktionieren. Du mußt auch bedenken, dass die normalen Antriebskräfte ein rückwirkendes Moment auf die Lenkung aufbringen, die der Lenkmechanismus abstützen muß, selbst wenn eine Richtungsänderung gar nicht gewünscht ist. Jedesmal wenn Du an einem Rad "Vollgas" gibst, muß der Lenkmechanismus dieses Rads ca. 380 Nm abstützen nur um die Richtung beizubehalten! ...

Annahme ist, dass die auftretenden und auf den Lenkmotor rückwirkenden Momente aus der Fahrdynamik nie höher werden können, als das der Reifen die Haftung verliert. Da der Lenkmotor auf die Haftungsgrenze der Reifen ausgelegt ist, fühle ich mich hier auf der sicheren Seite.

Da die Lenkmotoren über eine Mikroprozessorsteuerung geregelt werden, sollten entstehende kleinere Positionsänderungen der Lenkung durch Antriebskräfte auch sofort korrigiert werden, da der Mikroprozessor ja ständig dafür sorgt, dass die Motoren in der von der Lenkung vorgegebenen Stellung sind.

Auch rückwirkenden Momente aus der Fahrdynamik (= Kurvenfahrten oder "Vollgas" aus dem Stand bei eingeschlagenen Rädern) dürften auch deshalb gering sein, weil ich die Antriebe der 4 Räder ebenfalls über einen Mikroprozessor gesteuert werden. D.h. je nach Lenkeinschlag wird der durch den Lenkeinschlag gewünschte Kurvenradius berechnet und der Umfang dieser je nach Rad unterschiedlichen Lenkkreise in Relation zueinander gesetzt. Das Rad auf dem größten Kreisradius bekommt 100% der gewählten Antriebsleistung und die anderen Räder nur die aliquoten Anteile laut Verhältnis der Lenkkreise. So verhindere ich das Durchdrehen der inneren Räder auch bei sehr engen Kurven und somit sicher auch eine deutliche Verminderung von rückwirkenden Momenten auf die Lenkung durch die Fahrdynamik.

Trotzdem Danke für den Hinweis. Mal sehen ob ich einen Motor finde, der über eine ausreichende Eigenhemmung verfügt, damit die Steuerung nicht ständig nachregeln muss.

Martin

[maju]

Nee, stimmt nicht. Diese Hebebühnen zb. laufen fast alle elektrisch. Und der Wirkungsgrad von Hydraulik ist gut! Ich glaub du verwechselst das mit Pneumatik, da ist es wirklich katastrophal. Ausserdem lassen sich Hydromotore ganz vorzüglich regeln, mit saftig Drehmoment aus dem Stand.
Elektromäßig hatte ich mal einen sogenannten "Andifant" (einfach googlen). Vom Prinzip her Bobcat, rechts und links je einen (4kw wenn ich mich recht erinnere) 24Vdc Motor, wirkte auf beide Räder über Kette.

Hallo Robert,

Das mit dem elektrischen Hydraulikaggregat will ich aber trotzdem noch nicht ganz vergessen ...

Da ich mit Hydraulik keine Erfahrung habe, bitte mal meine folgende Berechnung überfliegen:
Da mein "Fant" ja nach wie vor Allrad haben soll, benötigt ich also für den Antrieb 4 Ölmotoren.
Wenn ich mal ins Blaue google, finde ich hier Ölmotoren mit einem "Schluckvolumen" von z.B. 36 cm3/U.
Leider finde ich bei den Ölmotoren keine Infos was das an Leistung bedeutet ... Reicht ein solcher Ölmotor aus für einen 4WD Traktor?

Bei einer Geschwindigkeit von 10km/h (= ca.2.75m/s) und einem Raddurchmesser von ca. 0.5m sind das also ca. 1.75 U/s pro Ölmotor.
Ich benötige also für den Antrieb mindestens ein Aggregat mit ca. 15l/min Volumenstrom nur für den Antrieb. Ist das korrekt?

Da die Antriebsleistung zweifellos über das Ölaggregat aufgebracht werden muss und hier noch ein Frontlader betrieben werden soll, denke ich mal dass ich ein Ölaggregat benötige, dass mal mindestens 10kW Leistung hat und 20-25l/min bringen muss. Wo finde ich Ölaggregate mit diesen Eckdaten und was kosten die (Richtwerte), damit ich mal die Kosten gegenüberstellen kann?

Martin

[huluvu]

Hi Martin,
für die Berechnungen gehst du am besten mal auf die Seite von SAUER DANFOSS. Das ist DIE Marke für Orbitalmotoren, sprich Hydraulik- oder Ölmotoren. Da gibt es pdf´s und Tabellen ohne Ende.
Ich habe mittlerweile die hebebühne von der ich erzählt habe, geschlachtet. Zwei Motore mit Rädern sind dabei, sowie zwei Hydraulikpumpen a 36Vdc/52A. Der komplette Schaltkasten fehlte, so dass ich nicht weiss, ob die Pumpen immer gleichzeitig liefen oder getrennt geschaltet wurden. Daten zu Schluckvolumen, Leistung der Motore habe ich noch nicht, es ist ein amerikanisches Fabrikat. Bezeichnung und Fotos folgen.
Ganz fette E-Pumpen gibt es in großen Staplern, oft sehe ich sowas auf Schrottplätzen in sehr gutem Zustand. Habe ich aber nie mitgenommen weil sich sowas schlecht verkaufen lässt...ich halt aber mal die Augen offen.
Gruß,
Robert

[Vitis]

es gäbe noch ne Alternative zu der ganzen Lenkungskonstruktion:

http://www.youtube.com/watch?v=IlmKcohyXG0
http://www.youtube.com/watch?v=CjcyHicm3NA

[maju]

es gäbe noch ne Alternative zu der ganzen Lenkungskonstruktion:

http://www.youtube.com/watch?v=IlmKcohyXG0
http://www.youtube.com/watch?v=CjcyHicm3NA

Roboter mit diesen Schwedenräder habe ich schon bei kleinen Bausätzen gesehen.

Soviel ich weiss, haben die Rollen auf den Rädern aber keinen Antrieb bzw. Bremse. Wenn man ein solches Fahrzeug also auf einen schrägen Untergrund setzt, rollen die unkontrolliert den Anhang runter. Das ist für ein landwirtschaftliches Fahrzeug leider unbrauchbar.

[Vitis]

nee, in der Schräge rollen die nicht weg, weil die Rollen gegenläufig angeordnet werden. Aber einigermaßen fest sollte der Untergrund wahrscheinlich schon sein. Bei Querfeldeinfahrt gehts vermutlich nur vor und zurück, lenken eher unwahrscheinlich.