Rennroboter

Die Methode der Ziehberechnung, der Auswahl des Motors und Getriebes für den Rennroboter und der Bewertung seiner Energieversorgung

Dieses Programm leistet die Hilfe für Bastler des Rennroboters bei der Ziehberechnung für die Auswahl geeignetes Motors und Getriebes und für die Bewertung brauchbarer Energieversorgung für die Fortbewegung.
Im Programm ist angenommen, dass der Rennroboter auf der horisontalen ebenen harten Fahrbahn (zum Beispiel Asphalt) fortbewegt wird. Da insgemein max. Geschwindigkeit des Rennroboters nicht mehr als 30 km/Std beträgt, wird der Luftwiderstand vernachlässigt. Im Programm ist es ebenfalls angenommen, dass der Rennroboter bei der max. Geschwindigkeit mit der optimalen Leistung, die liegt im optimalen Betriebsbereich, fortzubewegen ist. Diesen Punkt auf der Motorkennlinie nennt man ebenfalls als die Nennleistung. Da die Auswahl des Motors und Getriebes aus der Rennenbedingungen auf der ebenen Fahrbahn durchgeführt wird, sollen die Fahrsituationen, die mit der Bewältigung der verschiedenen Hindernisse (zum Beispiel die Steigung, die Sandfläche, die Schwelle usw.) zusammenhängen, die auf der Rennbahn getroffen werden können, ergänzend überprüft werden. Für die Bewältigung der Hindernisse kann man empfelen die Überlastung des Motors zum Beispiel zweifach im Verhältnis zu der Nennleistung anzunehmen, denn diese Extrafahrbedingungen nur während der kurzen Zeit wirken.
In 3 Schritten folgen Sie zu der Berechnung und Überprüfung der Auswahl des Motors und Getriebes für Ihren Rennroboter. Auf dem vierten Schritt können Sie die Energieversorgung der Fortbewegung bewerten.
Anmerkung: Die Werte neben den Angabenfelder, die obligatirisch für die Ausfüllung sind, werden beispielweise gegeben.

1. Schritt (Bewertung der notwendigen Motorleistung)

               Angaben zur Berechnung                  Beispiel

Robotergewicht*, kg:                         10.5
Raddurchmesser*, cm:                       15
Max.Geschwindigkeit*, km/Std:         30

Anmerkung * - obligatorisch für Ausfüllung


Ergebnis: (Man benutzt für die Motorauswahl)

Notwendige Motorleistung: W

2.Schritt (Motorauswahl und Berechnung der Parametern des notwendigen Getriebes)

Auswählen Sie den Motor mit der Motorleistung von: bis W . Es handelt sich um die mechanische Leistung.
Bei der weiteren Berechnung braucht man die Leerlaufdrehzahl, das Nenndrehmoment, das entspricht der optimalen Motorleistung, und die Nenndrehzahl oder das Anhaltemoment auf Motorkennlinie (siehe Abbildung unten) kennen.
Für die Berechnung braucht man immer die Leerlaufdrehzahl und den Nenndrehmoment einzufügen. Für die Nenndrehzahl und das Anhaltemoment bietet das Programm zwei Varianten an. Erste, wenn die Nenndrehzahl bekannt ist, zweite - wenn das Anhaltemoment. Wenn beide Werte vorhanden sind, kann man beliebige von ihnen in das Angabeformular einfügen.
Das Programm analisiert die Motorleistung. Wenn diese Leistung weniger als notwendige oder zu viel grösser ist, gibt das Programm entsprechende Mitteilung aus. In diesem Fall braucht man anderen Motor auswählen. Wenn der Motor annehmbar ist, berechnet das Programm weiter die tatsächliche Motorleistung und die Untersetzung des Getriebes und gibt diese im Ergebnisfenster aus.
Entsprechend den Motordaten füllen Sie unten das Angabeformular aus.

Angabeformular für ausgewählten Motor:

Motortyp:     

Leerlaufdrehzahl*, U/min:        15500

Nenndrehzahl*, U/min    oder    Anhaltemoment*, Nm
          12916                          0.247

Nenndrehmoment*, Nm:         0.0412

Anmerkung * - obligatorisch für Ausfüllung


Ergebnisse: (Man benutzt für die Getriebeauswahl)

Tatsächliche Motorleistung:               W
Notwendige Getriebeuntersetzung 1:

3.Schritt (Getriebeauswahl)

Das Getriebe verbindet mechnisch den Motor mit den Räder. Durch Getriebeuntersetzung wird das Drehmoment und die Drehzahl des Motors zu Fortbewegugsbedingungen adaptiert. In der Berechnung wird die allgemeine Getriebeuntersetzung des Antriebes einschliesslich die Untersetzung des Differentialgetriebes ermittelt. Kinematische Struktur der Fortbewegung wird beispielweise auf der Abbildung unten dargestellt.
Wählen Sie das Getriebe aus, das die Untersetzung ca. und das Drehmoment gleich oder mehr als Nm hat.
Nach der Getriebeauswahl füllen Sie das Angabeformular aus.
Anmerkung: Wenn im Angabeformular der Wirkungsgrad nicht eingefügt ist, wird automatisch dieser Wert 75% angenommen.

Angabeformular für ausgewähltes Getriebe

Getriebetyp:            
Tatsächliche Untersetzung* 1:        12.5
Wirkungsgrad, %:                   
Anmerkung * - obligatorisch für Ausfüllung


Ausgewählte Parametern und Werte (Automatisch wird ausgefüllt)

Motortyp:  
Getriebetyp:      
Getriebeuntersetzung 1:
Raddurchmesser:              cm
Ergebnis für das angegebene Robotorgewicht Ergebnis nach der Optimisierung des Robotergewichts, damit der Motor im optimalen Leistungsbereich funktionieren würde
Robotergewicht:   kg
Geschwindigkeit: m/sek , km/Std
Motordrehmoment:     Nm;   Motordrehzahl:     U/min
Getriebedrehmoment: Nm;   Getriebedrehzahl: U/min

Max. Robotergewicht:    kg
Geschwindigkeit:         m/sek , km/Std
Motordrehmoment:    Nm;   Motordrehzahl:     U/min
Getriebedrehmoment: Nm;   Getriebedrehzahl: U/min

4.Schritt (Berechnung des Stromverbrauchs)

Diese Berechnung lässt den Stromverbrauch und die hinsichtliche Akkukapazität für die Fortbewegung des Roboters ermitteln. Dementsprechend ergibt sich das Ergebnis in [A] und [Ah/km]
Es ist angenommen, dass der Roboter mit der max. Geschwindigkeit fortbewegt wird. Für die Berechnung braucht man zwei Punkte auf der Stromkennlinie des Motors zu kennen. Das ist der Leerlaufstrom des Motors und der Strom bei dem konkreten Motordrehmoment (siehe Abbildung).
Die Ergebnisse sind hilfreich um die Energieversorgung des Roboters zu bewerten. Für dieses Ziel ist es notwendig die Rennzeit oder die Rennstrecke kennen. Wenn die Rennstrecke bekannt ist wird diese Strecke auf die hinsichtliche Akkukapazität [Ah/km] multipliziert. Wenn die Rennzeit bekannt ist, ist diese Zeit auf den Stromverbrauch [A] zu multiplizieren.

               Angaben zur Berechnung                  Beispiel

Leerlaufstrom*, A:                            2.0
Strom*, A:                                       10
bei    Motordrehmoment*, Nm:         0.0412

Anmerkung * - obligatorisch für Ausfüllung


Ergebnisse:

Stromverbrauch: A
Hinsichtliche Akkukapazität: Ah/km


Entwicklung bei V.Volov.

Hosted by uCoz