Beregninger for at bygge en hjemmelavet kart med en elektrisk boremaskine

For nogen tid siden så jeg en video på Youtube, hvor de byggede en enkel hjemmelavet kart til børn hjælp som motor en trådløs boremaskine.


Mekanikken og strukturen er meget enkel, og vi vil se det senere, du skal bare se nøje på videoen for at afspille den, men Hvilken øvelse skal jeg bruge? Er de alle det værd, eller skal det have et minimum af magt?

Før vi lancerer os selv for at købe materialerne og gøre gokarten som skøre, skal vi lave nogle enkle beregninger for at være klar over, hvilken type boremaskine der kan modstå de betingelser, som vi skal udsætte den for brug den som en elbilmotor

På denne måde kan vi vide, om den derhjemme fungerer for os, eller om vi skal købe en ny eller brugt, hvilke specifikationer den skal have.

Karten er til børn, og det tager lidt fart. Som indledende betingelser vil vi bede dig om at kunne flytte et barn, der vejer op til 30 kg ved 5 km / t i skråninger på op til 10%, forudsat at strukturen vejer 20 kg, og at vi har hjul på 24 cm i diameter. Med disse data vil vi evaluere den nødvendige effekt og omdrejninger pr. Minut, drejningsmomentet, og vi kan købe en maskine med sikkerhed for, at den vil være i stand til at flytte, hvad vi vil.

Indledende betingelser

Dette er de værdier, vi skal arbejde med, men med det vedhæftede regneark kan du nemt ændre dem og se resultaterne med det samme)

  • Barnets vægt (30 kg)
  • Strukturvægt (20 kg)
  • friktionskoefficient (0,06)
  • vi antager, at der ikke er jordskred
  • hældning at overvinde (10%)
  • Kart hjul størrelse (24 cm)
  • hastighed, vi ønsker, at den skal nå (10 km / t)

Beregning af de omdrejninger, som boret skal levere

Vi starter lavt på rattet for at få nødvendige egenskaber ved boret til at flytte vores køretøj.

Beregning af logidut af omkredsen af ​​et hjul eller dets omkreds

Vi ønsker, at det skal gå ved 10 km / t, hvilket er 2,7 m / s. En drejning eller omdrejning af vores 24 cm diameter 12-radiushjul er $ latex 2 * pi * r_2 $, som er dens omkreds, så hvis vi med et omdrejning gør 0,75 m til at rejse 2,7 m, har vi brug for 3,58, 1 omdrejninger på 221 sekund eller XNUMX omdr./min

Med dette kan vi allerede få den minimum omdrejninger at boret skal give os, hvilket vil være $ latex D_1 * N_1 = D_2 * N_2 $ diameteren på boret er 4 cm, hvormed vi får det

Beregning af transmissionsforholdet mellem to hjul ved friktion

$ latex N_2 = {D_1 * N_1} / D_2 $

og vi har de første data, der er søgt vores bor skal levere op til 1327 omdr./min hvilket er en lav værdi, som vi får med næsten enhver enhed. Så det er at håbe, at hvis der er nogen begrænsninger, vil det komme fra kraften til at transmittere

Undersøgelse af kræfter og beregning af kraft til Kart

Vi har allerede den vinkelhastighed, vi skal opnå, nu vil vi se, hvordan vi kommer derhen og opretholder den hastighed. For det vi er nødt til at overvinde de kræfter, der er imod bevægelsen. Friktion og hvordan vi ønsker, at den tilsvarende del af barnets vægt plus køretøjet skal gå op ad ramper.

Vi skal beregne den mest kritiske situation, der vil efterlade borets kapacitet for stor. Og som ingeniører vil vi forsømme et par ting for enkelhedens skyld, alt er løst ved overdimensionering ;-)

Vi antager, at der ikke er nogen glidning mellem hjulet og jorden eller mellem boret og hjulet.

Friktionskoefficienten pr. Gummi, der ruller til en grusvej, ligger mellem 0,04 og 0,06, vi tager 0,06.

Koefficienten for statisk friktion (den nødvendige for at bringe kroppen ud af hvile og få den til at bevæge sig er større end for en krop, der allerede er i bevægelse. det vil altid tage mere kraft at starte end at bevæge sig. Vi vil forblive med denne værdi på $ latex \ mu = 0,06 $, men hvis du vil, kan du lege med forskellige koefficientværdier i de vedhæftede regneark. Du kan virkelig ændre alle data om problemet for at tilpasse det til dine behov.

Undersøgelse af kræfter, der påvirker vores kart, der går op ad en rampe

Den kraft, som vi er nødt til at overvinde, så vores køretøj bevæger sig med den hastighed, vi ønsker, er friktionskraften plus vægten fra at have sat ramperne. Friktion

$ latex F_R = N * \ mu = \ mu * P * cos (\ alpha) $

Den relative til vægten vil være

$ latex P_T = P * sin (\ alpha) $

Og den samlede sum af de 2

$ latex F_ {TOTAL} = F_R + P_T $

Med denne kraft kan vi beregne det nødvendige drejningsmoment

$ latex M = F_ {TOTAL} * R_2 $

og med drejningsmoment og vinkelhastighed den nødvendige effekt.

$ latex Power = M * \ omega $

Og klar. Hvis der ikke er nogen fejl for de angivne data, der er gyldige for næsten ethvert barn under 9 eller 10 år (op til 30 kg), har vi brug for en boremaskine, der spinder op til 1.327 omdr./min. og leverer en effekt på 636 W.. Det ville være nødvendigt at se den autonomi, den har, som jeg ikke tror vil være særlig høj.

Hvad du skal være mere forsigtig med, når du foretager beregningerne, er med sæt enhederne korrekt.

  • Effekt i W,
  • Styrker i N,
  • hastigheder i m / s,
  • vinkelhastigheder i rad / sekund,
  • afstande i m,

hvis vi er forsigtige, bør der ikke være noget problem, i regnearkene kan du se det mere roligt. Jeg efterlader dig en excel og en .ods og derefter en online visning med google cal

Det indlejrede blad

Alle artiklerne i serien kan findes samlet i dette afsnit på Hjemmelavet kart med en elektrisk boremaskine

10 kommentarer til «Beregninger for at bygge en hjemmelavet kart med en elektrisk boremaskine»

  1. Hej :
    Jeg tror, ​​at disse beregninger er forkerte, bare at læse den første formel er ikke 2 x pi x r2.
    Det ville være 2 pi x R ... omkredsen ville være 0,75….

    hilsen

    svar
  2. Hej Leonardo, du har ret, det er 0,75, den anden værdi er for andre diametre, som jeg testede med.

    Under alle omstændigheder er beregningerne fine, fordi dataene hentes fra de vedhæftede regneark, og alt beregnes automatisk der.

    Mange tak for advarslen

    hilsener

    svar
  3. Nå projektet, men hvis du vil gøre det rigtigt, skal du købe en Turnigy-motor i HobbyKing (I Spanien får de helt sikkert den online og sender den til dig via mail, i Latinamerika ikke, medmindre du bor i Brasilien) og bevæbner det med den motor er den meget mere effektiv end en boremaskine. Motoren er dyr, men det er det værd. For ikke at nævne, disse motorer kan flytte en voksen mand uden problemer.

    svar
  4. Nysgerrig kart opfindelse. Så ved første øjekast uden at kontrollere nogen beregning er det første, jeg ser, at hældningen er forkert beregnet, da 10% er 5,71 °, ikke 9 °. For resten har jeg downloadet excellerne, og ingen af ​​dem beregner effekten. Alt det bedste.

    svar
  5. Jeg er forsinket, jeg ved det, men jeg har lige opdateret akregatoren, og mange indlæg har vist sig som nye, inklusive denne.
    Til det punkt: Jeg tror, ​​du forveksler friktionskoefficienten med den rullende koefficient. I et hjul angiver friktionskoefficienten den maksimale kraft, som det kan overføre til jorden (fra det maksimale, det glider), og rullende koefficient er det, du korrekt bruges til at beregne modstanden mod hjulets fremrykning. Tallene er (så vidt jeg kan se) perfekte. Det er simpelthen et navngivningsproblem. Men kun en detalje. Hvad du sagde om den statiske og dynamiske friktionskoefficient er sandt, men det er for friktionskoefficienten, og det gælder for bevægelige mobiltelefoner, der glider. I tilfælde af hjul og rullende koefficient er der, så vidt jeg ved, ingen forskel i denne koefficient mellem det bevægelige eller stationære objekt.

    svar
  6. Tak, løsningen på problemet har hjulpet mig meget.
    Jeg kommenterer, at som du er blevet fortalt, svarer vinklen på en 10% hældning ikke til 9 grader.
    Og den kraft, der kommer ud, er forkert, for én ting ved du ikke om excel, og det er, at du i excel er nødt til at indtaste vinklerne ikke som grader, men som radianer, det er derfor, de formler, du har haft for at sætte det absolutte , men det er forkert.
    Hvis vi sætter:
    Hældning = 10% eller 0,1 (afhængigt af hvordan du definerer datatypen)
    Vinkel = grader (binde (hældning))
    og cosinus og sinus i formlerne er sådan:
    eller du sætter direkte ... cos (tie (hældning)) eller du sætter cos (radianer (vinkel))
    Greetings.

    svar

Efterlad en kommentar