Hallo,
ich habe eine Frage zu der Belastbarkeit der Kettenglieder und Kettenräder von Lego Technik
(die 5 studs weiten grauen Kettenglieder aus z.B. den Sets 42042, 8043, ...) ich kenn mich mit Mechanik nicht ganz so gut aus
und es wäre hilfreich wenn jemand mal drüberschauen könnte (Fragen sind weiter unten).
Weil es um die Vermischung von nicht-Lego-Elementen mit einem Lego Technik MoC geht, darum fang ich im Off-Topic Bereich an, falls gewünscht dass es unter Technik steht bitte verschieben.
Ich hab mal versucht einen Direktantrieb mit einem für Direktantrieb geeigneten Brushless Motor durchzurechnen,
hier der vorausgesuchte Motor (ist noch nicht bestellt schließlich bräuchte ich 2 davon für ein Kettenfahrzeug und zusammen mit den
Reglern wären das schon eine Investition die passen müsste)
Motor Brushless DC Outrunner Aufbau/Daten D:35mm L:30mm KV=300 12Pole 34Windungen Nominalspannung 6-12V, Vollaststrom 10A
EDIT: die Motoren sind da und ich korrigiere die Rechnung, da ich die Stromaufnahme zu hoch geschätzt hatte:
Lipo 2S: ~7,4V
NiMh Akkupack 6*1,2V: 7,2V
7,2V * 300 Umin/V = 2160 Umin ohne Last
Annahme: Unter last nur 2/3 Umin: 2220 * (2/3) = 1440 Umin
Lego Kettenrad (sprocket-wheel diameter with Chain on it) + 5 studs weite Kette
Umfang: ~ 0,13 Meter (habs nicht genau gemessen)
Kettengeschwindigkeit: 0,13 m * [ 1440 Umin / 60 sec ] = 3,12 m/s; 3,12 m/s * 3,6 ((Km/h)/(m/s)) = 11,23 Km/h
10A Maximalstrom bei 12V -> 6A Maximalstrom bei 7,2V
Annahme 1/3 Laststrom im Arbeitspunkt (6A maximal) = 2A
P_elektrisch = 7,2V * 2A = 14,4W
Elektrische Daten im Arbeitspunkt: 7,2V; 2A; 14,4Watt;
Vorsicht: die 2A sind bei einer gewissen Belastung abgeschätzt,
worst case (stall current) wäre das aber bis zu 3 mal höher...
Pmechanisch muss niedriger sein als P Elektrisch (Verluste kenne ich nicht genau, geschätzt 90% Effizienz):
Pmechanisch ~ 14,4W * 0,9 = 12,96W -> 13Watt mechanisch wenn fährt
Drehmoment 1Nm = 1(kg*m²)/s² = 1Ws = 1J
Leistung = Drehzahl * Drehmoment
P = 2* pi * M(Nm) * n(1/s)
mit 1440 Umin / 60 = 24 Umdrehungen pro sekunde
Drehmoment = Leistung / (2 * pi * n) = 13W / (2* 3,14 * 24usec ) = 0,086Nm
Ist bei meinen Annahmen oben ein Fehler drin?
Es sind alles nur überschlägige Rechnungen, aber ich vermute die Richtung stimmt,
würden die Lego Ketten, das Kettenrad und eine Technikachse so einen Direktantrieb aushalten?
Mechanische Belastung (ungefähr): 0,09 Nm; 1400 Umin; 13 Watt; 11 Km/h
Eine gewisse Abnutzung von Kettenglieder (5 studs weite), Kettenräder und Achsen wäre mir egal, aber brechen/schmelzen =O sollen sie nicht...
Wenn man jetzt in einem Kettenfahrzeug 2 Motoren hat dann gibt es natürlich noch Belastungen die aus den Wechselwirkungen der beiden Antriebe entstehen, aber das kann ich jetzt nicht einfach in Zahlen packen, es sind wohl dann auch andere Richtungen dazu in denen die Kräfte wirken.
Wenn es theoretisch machbar ist (und die Rechungen passen würden) dann probiere ich es aus (irgendwann in den nächsten Monaten)...
Viele Grüße
Jochen
ich habe eine Frage zu der Belastbarkeit der Kettenglieder und Kettenräder von Lego Technik
(die 5 studs weiten grauen Kettenglieder aus z.B. den Sets 42042, 8043, ...) ich kenn mich mit Mechanik nicht ganz so gut aus
und es wäre hilfreich wenn jemand mal drüberschauen könnte (Fragen sind weiter unten).
Weil es um die Vermischung von nicht-Lego-Elementen mit einem Lego Technik MoC geht, darum fang ich im Off-Topic Bereich an, falls gewünscht dass es unter Technik steht bitte verschieben.
Ich hab mal versucht einen Direktantrieb mit einem für Direktantrieb geeigneten Brushless Motor durchzurechnen,
hier der vorausgesuchte Motor (ist noch nicht bestellt schließlich bräuchte ich 2 davon für ein Kettenfahrzeug und zusammen mit den
Reglern wären das schon eine Investition die passen müsste)
Motor Brushless DC Outrunner Aufbau/Daten D:35mm L:30mm KV=300 12Pole 34Windungen Nominalspannung 6-12V, Vollaststrom 10A
EDIT: die Motoren sind da und ich korrigiere die Rechnung, da ich die Stromaufnahme zu hoch geschätzt hatte:
Lipo 2S: ~7,4V
NiMh Akkupack 6*1,2V: 7,2V
7,2V * 300 Umin/V = 2160 Umin ohne Last
Annahme: Unter last nur 2/3 Umin: 2220 * (2/3) = 1440 Umin
Lego Kettenrad (sprocket-wheel diameter with Chain on it) + 5 studs weite Kette
Umfang: ~ 0,13 Meter (habs nicht genau gemessen)
Kettengeschwindigkeit: 0,13 m * [ 1440 Umin / 60 sec ] = 3,12 m/s; 3,12 m/s * 3,6 ((Km/h)/(m/s)) = 11,23 Km/h
10A Maximalstrom bei 12V -> 6A Maximalstrom bei 7,2V
Annahme 1/3 Laststrom im Arbeitspunkt (6A maximal) = 2A
P_elektrisch = 7,2V * 2A = 14,4W
Elektrische Daten im Arbeitspunkt: 7,2V; 2A; 14,4Watt;
Vorsicht: die 2A sind bei einer gewissen Belastung abgeschätzt,
worst case (stall current) wäre das aber bis zu 3 mal höher...
Pmechanisch muss niedriger sein als P Elektrisch (Verluste kenne ich nicht genau, geschätzt 90% Effizienz):
Pmechanisch ~ 14,4W * 0,9 = 12,96W -> 13Watt mechanisch wenn fährt
Drehmoment 1Nm = 1(kg*m²)/s² = 1Ws = 1J
Leistung = Drehzahl * Drehmoment
P = 2* pi * M(Nm) * n(1/s)
mit 1440 Umin / 60 = 24 Umdrehungen pro sekunde
Drehmoment = Leistung / (2 * pi * n) = 13W / (2* 3,14 * 24usec ) = 0,086Nm
Ist bei meinen Annahmen oben ein Fehler drin?
Es sind alles nur überschlägige Rechnungen, aber ich vermute die Richtung stimmt,
würden die Lego Ketten, das Kettenrad und eine Technikachse so einen Direktantrieb aushalten?
Mechanische Belastung (ungefähr): 0,09 Nm; 1400 Umin; 13 Watt; 11 Km/h
Eine gewisse Abnutzung von Kettenglieder (5 studs weite), Kettenräder und Achsen wäre mir egal, aber brechen/schmelzen =O sollen sie nicht...
Wenn man jetzt in einem Kettenfahrzeug 2 Motoren hat dann gibt es natürlich noch Belastungen die aus den Wechselwirkungen der beiden Antriebe entstehen, aber das kann ich jetzt nicht einfach in Zahlen packen, es sind wohl dann auch andere Richtungen dazu in denen die Kräfte wirken.
Wenn es theoretisch machbar ist (und die Rechungen passen würden) dann probiere ich es aus (irgendwann in den nächsten Monaten)...
Viele Grüße
Jochen