Roboterberechnung.

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 bei der 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 angenommen, dass der Motor durch PWM (Puls Width Modulator) im belibigen Punkt inneres Betriebsbereiches anzusteuern ist. Optimale Getriebeuntersetzung wird aus der Bedingung der minimaler Beschleunigungszeit bis angegebene Geschwindigkeit ermittelt. 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, zu Bewertung der Energieversorgung der Fortbewegung.
Anmerkung: Die Werte neben den Angabenfelder, die obligatirisch für die Ausfüllung sind, werden beispielweise gegeben. Der Wirkungsgrad des Motors und Getriebes wird 75 % bestimmt, wenn der Wert nicht angegeben ist.

1. Schritt (Bewertung der notwendigen Motorleistung)

Angaben zur Berechnung Beispiel

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 N=f(M) (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.
Die Nennspannung des Motors wird bei Bewertung des Energieverbrauches für die Fortbewegung verwendet.
Entsprechend den Motordaten füllen Sie unten das Angabeformular aus.

Angaben für den ausgewählten Motor: Motortyp: Nennspannung:, V: 7.2 Leerlaufdrehzahl, U/min: 15500 Nenndrehzahl, U/min oder Anhaltemoment, Nm 12916 0.247 Nenndrehmoment, Nm: 0.0412 Motorwirkungsgrad %: 75 Anmerkung - obligatorisch für Ausfüllung
Ergebnisse: (Man benutzt für die Getriebeauswahl) Tatsächliche Motorleistung: W Notwendige Getriebeuntersetzung: von bis Optimale Getriebeuntersetzung: bei der min. Beschleunigungszeit: sec

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 im Intervall von bis und das Drehmoment gleich oder mehr als Nm hat. Aus den optimalen Beschleunigungsbedingungen wird die Getriebeuntersetzung ca. empfohlen.
Nach der Getriebeauswahl füllen Sie das Angabenformular aus.
Diese Berechnung lässt ebenfalls 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. 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.

Angabeformular für ausgewähltes Getriebe Getriebetyp: Tatsächliche Untersetzung* 1: 11.2 Anmerkung * - obligatorisch für Ausfüllung
Roboterparametern (Automatisch wird ausgefüllt) Robotergewicht: kg Raddurchmesser: cm Geschwindigkeit: km/Std
Motor	Getriebe
Motortyp: Betriebsmoment: Nm Betriebsdrehzahl: U/min Stromverbrauch: A Hinsichtliche Akkukapazität: Ah/km	Getriebetyp: Getriebeuntersetzung: Getriebedrehmoment (output): Nm Getriebedrehzahl (output): U/min