Estamos trabalhando em um projeto de veículo elétrico controlado por computador, baseado em um chassi de quadriciclo.
Enquanto procurava um motor DC para mover este veículo (que é estimado em 350 kg), encontrei um motor elétrico para cadeira de rodas. É um motor de 500 W 108 rpm 24V DC e possui seu próprio diferencial. O vendedor me disse que pode movimentar até 540 kg. Não sei em que fato esse número se baseia.
Eu também tenho um motor de 500 W 1500 rpm 24 V DC. Se diminuir a rotação e aumentar o torque com a mesma proporção do motor elétrico da cadeira de rodas por meio de redutores, ele pode se mover até 540 kg? Ou o peso máximo que um motor pode mover depende de outros fatores? Como posso medir isso?
Desde já, obrigado.
Respostas:
"O vendedor me disse ..." LOL! Se a física fosse dele, ele provavelmente não seria um vendedor. De qualquer forma, o trabalho dele é fazer uma venda, independentemente de o aparelho estar funcionando ou não.
A primeira coisa que você precisa decidir é quanta energia o motor precisa ter. Você pode se preocupar com torque e velocidade posteriormente. Eles podem ser trocados entre si, mas você não pode enganar a física que requer um certo poder para determinadas tarefas.
Há dois critérios para o usuário final que você precisa analisar para decidir o poder. Essa é a rapidez com que você deseja acelerar e qual velocidade mínima deseja subir uma colina decente. Vou usar o critério hill como exemplo.
Digamos que você queira conseguir 20 MPH acima de 20%. Nota de 20% significa que você aumenta 1 parte para cada 5 em diante. Como o único trabalho de física que está sendo feito está aumentando, o problema se reduz a elevar 350 kg a 4 MPH. 4 MPH é de 1,8 m / s, e aqui na terra 350 kg pesam 3,43 kN. A energia gasta é, portanto:
(1,8 m / s) (3,43 kN) = 6,13 kW
É claro que haverá algum atrito a ser superado, portanto, você deseja cerca de 10 kW neste exemplo. Como 500 W não está nem perto, você precisa especificar um desempenho muito menor ou obter um motor muito maior (e a fonte de alimentação para alimentá-lo).
Vamos dar uma olhada e ver o que 500 W pode fazer.
(500 W) / (3,43 kN) = 146 mm / s
É a rapidez com que 500 W pode levantar toda a unidade. Aplicando isso a uma classificação de 20%, por exemplo, ele pode se mover a 5x isso, ou 730 mm / s, ou 1,63 MPH. Na realidade, haverá atrito e outras perdas, portanto, provavelmente não mais que 500 mm / s = 1,1 MPH.
Adicionado sobre o torque
Você deve começar com a energia conforme descrito acima. Depois de ter decidido quanta energia o motor deve fornecer, você enfrenta a compensação de torque / velocidade. Você pode descobrir qual torque / velocidade precisa nas rodas, mas isso geralmente será muito lento e muito alto para um motor elétrico razoável produzir diretamente. Como resultado, haverá alguma engrenagem entre o eixo da roda e o eixo do motor. Como as engrenagens estão lá de qualquer maneira, escolha um bom motor e, em seguida, projete a relação de engrenagem de acordo, e não o contrário.
Para colocar isso em perspectiva, vejamos o torque e a velocidade necessários para subir 20% a 20 MPH, conforme descrito acima. Digamos que as rodas tenham 500 mm de diâmetro, raio de 250 mm e circunferência de 1,57 m. 20 MPH é 8,9 m / s, portanto a roda deve girar a 5,7 Hz. Não é provável que você obtenha um motor adequado com potência e eficiência de pico a 5,7 Hz (342 RPM). Você provavelmente terminará com uma relação de transmissão de 5x a 10x, dependendo do melhor motor disponível que encontrar.
Por exemplo, digamos que você decidiu que precisa de um motor de 10 kW. Isso pode chegar a 60 Hz (3600 RPM) e 26,5 Nm, 20 Hz e 80 Nm, ou uma variedade de outras combinações que resultam em 10 kW. Motores adequados estarão disponíveis apenas em combinação limitada e a engrenagem provavelmente será projetada de qualquer maneira. Escolha o motor e deixe-o ditar a relação de transmissão.
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