Benötigte Leistung für Motor

[Crazy Harry]

Hallo,

da ich mich mit mechanischen Berechnungen überhaupt nicht auskenne, eine Frage. Ein an dem Stützrad eines PKW-Anhänger befestigter Motor soll beim Rangieren helfen. Wenn der Anhänger 850kg wiegt und 2km/h erreicht werden sollen, welche Leistung (oder Drehmoment?) muss der Motor haben?

Wie die Kraft letztendlich auf den Boden übertragen wird, sei mal dahin gestellt .

Gruss
Harry

[Klebwax]

Rund 250W.

Wie ich darauf komme? Ich hab nach Rangierhilfe bei Ebay gesucht. Da stand bei einer: 12V, mittlerer Strom 20A.

MfG Klebwax

[Crazy Harry]

Darauf bin ich nicht gekommen ..... danke dir.

[hbquax]

Die Berechnung ist einfach:
Leistung = Geschwindigkeit * Kraft

Die schwierige Frage ist die nach der benötigten Kraft. Mit leichtrollenden Rädern auf festem ebenem Untergrund ist die klein, auf weicher Wiese viel größer, und an Steigungen noch größer.

Beispiel 5% Steigung:

Kraft = Gewicht * Steigung = 8500 N * 5% = 425 N
Geschwindigkeit = 2 km/h = 2000 m / 3600 s = 0,56 m/s
Leistung = 425 N * 0,56 m/s = 238 W

[i_make_it]

Die Berechnung ist einfach:
Leistung = Geschwindigkeit * Kraft

Nicht ganz so einfach.

Stillstand = Geschwindigkeit null.

Null mal irgendwas ist null.
Also wäre die notwendige Leistung um den stehenden Anhänger in Bewegung zu setzen, null und das unabhängig davon welche Kraft man braucht.
Das kann also nicht stimmen.



Wie die Kraft auf den Boden übertragen wird, ist der Anfang so einer Berechnung an deren Ende die Motordaten stehen.

2km/h heist, das schon mal das Rad bzw. dessen Durchmesser (und damit dessen Umfang) bekannt sein müssen.
Denn Drehzahl mal Radumfang ergibt die Geschwindigkeit.

Die Leistung wird dann erheblich, wenn man sie auch auf den Boden bekommt.
Es nutzen einem keine 1000W etwas wenn das Rad einfach durchdreht, weil es keine Traktion hat.

Die üblichen "Rangierantriebe für Anhänger" sind entweder Reibradantriebe (Für die Hauptachse) oder komplette Einheiten bei Stützrädern.

Also erst mal Gedanken darüber machen wie es umgesetzt werden soll.

Bei einem Stützrad Antrieb, bewegt man sich üblicherweise nur auf ebenem Boden. denn bei einer Steigung kann das Stützrad entlastet werden und der Hänger folgt dann einfach der Schwerkraft wenn das Stützrad in der Luft hängt oder nur noch mit 5kg belastet wird.
Bei einem Antrieb der Hauptachse ist das prinzipiel egal, die Achse wird erst entlastet, wenn der Hänger umkippt.
Allerdings kann der Kraftschluß eines Reibrades bei einem Luftreifen nicht beleibig hoch sein. Also Steigungen braucht man nicht wirklich in die Berechnung mit einfließen lassen.

Was wichtiger ist, ist wie schnell will man von 0 auf 2km/h kommen.
850kg kann man mit 100W beschleunigen und auch mit 1000W. Das ist halt wie bei einem Fiat Panda und eine Ferari F40. Beide kommen von 0 auf 100, Aber die Zeit die sie dafür brauche ist halt unterscheidlich.

Hat man die Daten kann man anfangen die notwendige Motorleistung zu berechnen.

Allerdings solltest Du Dir darüber im klaren sein, das Du nur auf Privatgelände mit einem Selbstbau rangieren darfst und tunlichst wärend der Fahrt das Teil im Zugfahrzeug hast und nicht am Hänger.
Gelangweilte Polizisten oder ein Fahrt im Ausland wird sonst auch mal schnell recht teuer.
Modifizierst Du den Hänger mit einem nicht zugelassenen Bauteil, verliert der Hänger formal seine Straßenzulassung.
Bei einem Unfall, an dem Du nicht mal schuld sein musst, wird das relevant. Versicherungen suchen jeden Grund nicht zahlen zu müssen.
Denen reicht es das der Hänger mit nicht zugelassenem Zubehör unterwegs war um die Zahlung zu verweigern.
Steht höchst warscheinlich sogar in in den AGB oder im Vertrag, wenn Du dort mal danach suchst.

2km/h = 33,3m/min

33,3m/min
n RPM (1/min) = ---------
d * 3,14

Mal zwei Beispiele mit Reifendurchmesser 15cm und 20cm.

Bsp. A: d= 0,2m => n = 53,03 RPM

Bsp. B: d= 0,15m => n = 60,7 RPM

Damit hat man die Drehzahl am Abtrieb des Motors/Getriebes für die beiden gewählten Raddurchmesser.

Man kann jetzt Hi-Torque oder Getriebmotoren wählen.
Je nach Getriebe, muß man noch einen Zuschlag für den Wirkungsgrad des Getriebes einrechnen.
Hat man über die Geschwindikeit den Motor bestimmt, kommt die Motorleistung dran.

Für die Motorleistung braucht man dann das notwendige Drehmoment an der Motorwelle.
Also noch mal mit den Fräften/Drehmomenten vom Rad über das Getriebe zum Motor.

Der Fall bei dem der Hänger noch steht, hat wegen der Haftreibung den größten Kraftaufwand um erst mal die Masse in Bewegung zu setzen.
Für die Haftreibungszahlen gibt es Tabellen mit den Werkstoffpaarungen.
Da kommt es jetzt darauf an welche Antriebsart man gewählt hat. Ein Reibradantrieb an der Hauptachse hat die vollen 850kg an Gewichtskraft auf der Achse (425kg) pro Rad).
Wärend ein angetriebenes Stützrad nur die Stützlast von vieleicht 100kg hat. Dementsprechend ist die maximal übertragbare Kraft sehr unterschiedlich.
Es kann da durchaus sein, das dann jemand auf der Deichsel stehen muß, damit das Antribsrad nicht einfach durchdreht.

Also viele Faktoren wo man Entscheidungen treffen muß um die Daten für den passenden Motor zu bekommen.

[hbquax]

Nicht ganz so einfach.
Stillstand = Geschwindigkeit null.
Null mal irgendwas ist null.
Also wäre die notwendige Leistung um den stehenden Anhänger in Bewegung zu setzen, null und das unabhängig davon welche Kraft man braucht.
Das kann also nicht stimmen.

Doch, es ist genau so einfach. Die Kaft und damit das Drehmoment, um den Anhänger in Bewegung zu setzen oder zu halten, ist nicht null, egal bei welcher Geschwindigkeit. Die Leistung ist bei Stillstand aber null. Deswegen ist es auch nicht sinnvoll, für diesen Punkt eine Leistung ausrechnen zu wollen, und deswegen ist es auch sinnvoll, daß der Threadersteller eine Zielgeschwindigkeit angegeben hat.

[Manf]

Mich erinnert die Antwort oben mit der Rangierhilfe bei Ebay an die Barometer Frage.
https://de.wikipedia.org/wiki/Barometer-Frage
Die praktische Antwort lautet dort: "Man besucht den Hausmeister des Gebäudes und bietet ihm das Barometer als Gegenleistung dafür, dass er einem die Höhe des Gebäudes verrät."
Für praktische Fälle sollte man immer auch an diese Art der Lösung denken.

[HaWe]

das grundlegende Problem sind außer einer möglichen Steigung auch die Beschleunigung, die man benötigt, um von Null auf die Zielgeschwindigkeit innerhalb einer hier noch gar nicht definierten Zeit zu kommen, und vor allem der völlig unbekannte Faktor "Reibung".
Unerheblich ist dagegen der Raddurchmesser, denn hier heben sich Drehmoment und Drehgeschwindigkeit für verschiedene Raddurchmesser bei gleicher Leistung und gleicher Geschwindigkeit gegeneinander auf: ein Auto hat schließlich auch immer 100PS, egal wie groß seine Räder sind.
Selbst wenn man also die Anfangsbeschleunigung außer Acht lässt, ist die Frage, welche Reibungsverluste bei gerader Fahrt bei gleichbleibender Geschwindigkeit auftreten und ausgeglichen werden müssen.
Hier hilft zur Lösung eine Federwaage, die die Kraft misst, um bei 2km/h den Anhänger auf konstant 2km/h zu halten.
mit W=F*s und P=W/t , also
P=F*s/t = F*v || v=2km/h
lässt sich dann die Leistung ausrechnen, die gerade die Reibung ausgleicht (CMIIW)

Beispiel:
eine beispielhafte (praktisch zu messende!) Zugkraft von 20kp = (edit nochmal: ) rund 200kg*m/s² = rund 200N bedeutet dann bei 2km/h ~ 0,6m/s
120Nm/s = 120W

[hbquax]

Wenn man so fleißig vorrechnet, sollte es aber auch stimmen. Ich scheiße mal klug:

2 km/h = 0,56 m/s
7 m/s = 25,2 km/h

1 kg*m/s² = 1 N =>
20 kg*m/s² = 20 N
20 kp = 200 kg*m/s²

Und da wir hier über halbe Schrittgeschwindigkeit reden, könnt ihr irgendwelche Beschleunigungsanteile getrost vernachlässigen.

[HaWe]

(gelöscht, da verschlimmbessert...)