Antriebskomponenten und Ausprägung für 60 Kg-Last

Hallo zusammen,

mein Studienkollege und ich haben ein Motorisierungsproblem.

Wir wollen einen Wagen mit Achsen und Maximallast von 60 Kg bei einer Radgröße von 35 cm Durchschnitt bis zu 5 Km/h auf der Ebene für ca. 4 Stunden antreiben.
Leider haben wir als Wirtschaftler keine ausreichenden Kenntnisse über die Physik, wir haben uns zwar schon im Forum und auf verschiedenen Homepages für Elektromotoren umgesehen, jedoch übersteigt dies unsere Kenntnisse bei weitem.

Hat vielleicht von euch jemand Erfahrungen bzw. Kenntnisse mit einem vergleichbaren Vorhaben. Das Hauptproblem ist die Auswahl des Elektromotors, Getriebe und Akku.

Weiß jemand, welche Zusammenstellung von Drehzahl, Leistung und Getriebeübersetzung für diese Angaben (s.o) ungefähr benötigt werden.

Danke
lustigerbob

Für einen Motor mit 3000U/min (was typisch ist) benötigt ihr ein Getriebe wie folgt:

Geschwindigkeit: v [m/s] = 5km/h / 3,6 (selber rechnen)
Umfang: U [m] = 0,35m * PI (dito)
Raddrehdzahl: n2 [U/min] = v / U * 60
Motordrehzahl: n1 [U/min] je nach Motor (Nenndrehzahl verwenden)
Getriebefaktor: i = n1 / n2

Damit habt ihr schonmal den Getriebefaktor, wenn ihr erstmal von 3000U/min für die Motordrehzahl ausgeht. Diese kennt ihr ja noch nicht.

Die benötigte Leistung hängt sehr stark von folgenden Faktoren ab:

1. max. Steigleistung

F = m * g * sin (x), wobei x der Steigungswinkel in RAD ist.
= m * g * sin (2*PI * x / 360) dito mit x in Grad

2. max. Beschleunigung

Wenn ihr euch im Klaren seid, wie schnell das Teil sein max. Tempo erreicht haben soll, könnt ihr die Beschleunigungskraft ausrechnen:

F = m * a und a = v / t
F = m * vmax / t (für konstante Beschleunigung)


3. Rollwiderstand der Konstruktion
hmm, kenn ja die Konstruktion nicht

4. evtl. noch die Gelaendegaengigkeit

Ich denke aber, dass ihr auf der Ebene ca. 30-50W rechnen bei konst. Tempo rechnen koennt.

Mit 12V und 48W gerechnet, sind das dann also ca. 4A.

Ein Akku sollte also mindestens 4A * 4h = 16Ah haben / ohne Reserven und Alterung gerechnet.
Darin sind noch nicht die Beschleunigung und die Steigung enthalten.
Ich denke aber, dass ihr irgendwo in der Gr;-enordnung landet.

Die Motorspitzenleistung ergibt sich aus der Beschleunigung und v.a. Steigleistung. Da werdet ihr wohl einen 200W Motor brauchen. Evtl. auch mehr.

Wollte ihr einen motorisierten Hackenporsche bauen? Oder einen selbstfahrenden Taschenkuli?

Sigo

Hallo Sigo,

danke für die ausführliche Antwort.

Deine Vermutung mit dem Hackenporsche kommt der Idee ziemlich nahe, gibt die Dinger ja ziemlich billig zum Ausschlachten.

Meinst du mit den 200 W die maximale Abgabeleistung und mit den 30-50 W die Nennleistung??

Danke und Grüße
lustigerbob

Die Werte sind auf Basis einiger eigener Erfarungen geschätzt.

Ich denke, dass die Dauerleistung des Fahrzeugs mit der der Akku belastet wird, wenn es auf ebener Strecke fährt, wohl so ca. 30-50W betragen dürfte. (Reine Überbrückung der Reibung, Getriebewirkungsgrad, Elektronikwirkungsgrad etc.)

Das wäre die Leistung, mit der der Akku im Mittel belastet würde. Es wird zwar manchmal mehr gebraucht, dafür gibt es aber wohl auch fahrten ohne Last..

Wenn es den Berg hoch geht, wird es deutlich mehr werden. Wieviel müsst ihr ausrechnen. Die Formeln habt ihr ja jetzt. Da eine längere Steigungen aber doch einige Minuten bis 15min andauern können, müsste der Motor thermisch auch das vertragen. Eine Nennleistung von 50W wäre dann evtl. etwas knapp.

Vom Gefühl her würde ich für einen ersten Prototypen einen 80-100W Motor nehmen (Nennleistung), der dann kurzzeitig bis 200W belastet werden dürfte. Der Motor sollte evtl, einen Temperaturfühler haben, ihr könntet auch einen sog. Motorschutzschalter verwenden, oder evtl. eine sog. Multifuse.

Auf Basis dieser Daten könntet ihr zumindest einen Protypen bauen, mit einem 12Ah oder 20Ah Akku. Dann schaut ihr mal, wo ihr liegt.
Wieviel Akkukapazität ihr wirklich braucht, und welche Motorleistung..

Sigo