Motoren für "Traktor" Lenkung

Zitat:

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Zitat von huluvu

... Elektromäßig hatte ich mal einen sogenannten "Andifant" (einfach googlen). Vom Prinzip her Bobcat, rechts und links je einen (4kw wenn ich mich recht erinnere) 24Vdc Motor, wirkte auf beide Räder über Kette ...

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Sowas in der Richtung "Andifant" sollte es werden. Was hatte dieses Gerät für eine Batterie bzw. Kapazität? Wie lange konnte man damit arbeiten?

Martin

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Zitat von hbquax

Ah, du willst also doch eine mechanische Einzelradlenkung bauen, ich dachte das wird ein Fahrzeug mit Raupenlenkung, das dann wie ein Panzer auf der Stelle drehen soll. Ist zwar mechanisch mehr Aufwand, braucht aber dafür viel weniger Drehmoment.

Viermal 5 kw sind 20 kw, für ein Fahrzeug von weniger als einer Tonne, das wird ganz schön flott. Das ist dann wie ein Fiat Panda.

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Die Raupen sind mir zu viel Gewürge und haben auf Betonoberflächen oder im Gras zu viel Abnutzung. Möchte mit dem Fahrzeug ja auch vielleicht noch Rasenmähen und nicht nach dem Rasenmähen einen Panzerübungsplatz hinterlassen. Derzeit geplant sind also 4 einzelne Räder die voll beweglich sind und per Software gesteuert werden.

Bzgl. 20kW Maximalleistung: man muss ja nicht immer Vollgas geben ... ;-)

0echanisch einfacher wärs mit Knicklenker, die Lagerung der einzelnen Räder stell ich mir recht anspruchsvoll vor

Zitat:

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Zitat von Vitis

0echanisch einfacher wärs mit Knicklenker, die Lagerung der einzelnen Räder stell ich mir recht anspruchsvoll vor

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Ein Knicklenker war auch mein erster Entwurf den ich relativ lange verfolgt habe, weil es eine sehr einfache Konstruktion ist und trotzdem sehr wendig.
Mit der Zeit bin ich dann aus folgende Gründen davon abgekommen:

1. Das Fahrzeug darf nicht breiter als 90cm und nicht länger als 170cm sein. Bei diesen Abmessungen hast Du bei sehr kleinen Kurvenradien das Problem, dass der Knickpunkt gefährlich nahe an den Kipp-Punkt kommt. D.h. der Knickpunkt wandert an den Rand der Fläche, die von den Rädern eingeschlossen wird. Das wäre beim geplanten Frontlader etwas gefährlich, wenn man im Eifer des Gefechts versucht mit erhobenen Frontlader zu scharfe Kurven zu nehmen.

2. Bei diesen kompakten Abmessungen kann man den Sitzplatz bei einem Knicklenker nur auf der vorderen Fahrzeughälfte planen (auf der hinteren Hälfte bekommst Du Probleme mit den Füssen bei engen Kurven oder aber das Fahrzeug würde sehr hoch). Wenn dann aber noch ein Frontlader angebaut wird, dann befindet sich der Lader direkt vor der Nase des Fahrers, was auch gefährlich sein könnte.

3. Bei der vorderen Sitzposition kann man nur bei abgesenktem Frontlader ein- und aussteigen. Bei erhöhtem Frontlader müsste man dann unter der Last bzw. über oder unter den seitlichen Streben klettern, was mir auch zu gefährlich und mühsam erscheint.

4. Trotz kleinem Wendekreis kann ein Knicklenker nicht auf der Stelle umkehren. Das wäre nur mit einer Panzerlenkung möglich. Panzerlenkung macht aber zu viel Schaden am Untergrund (Rasen, etc).

Aber Danke für deine Frage. Es hilft immer solche Fragen mit Argumenten zu beantworten um das Ganze öfters mal zu überdenken.

Martin

Zitat:

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Hat Jemand Erfahrung welche Leistung ausreichen müsste?

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Eine Abschätzung würde ich folgendermaßen angehen:
Anhaltswerte für den Rollwiderstand F von Luftreifen gibt es z.B. bei Wikipedia, bestimmt findet man auch detailliertere Angaben im Netz.
Der Lastfall "befahren von weichem Boden" wird den höchsten Fahrwiderstand haben, nach dem man den Antrieb auslegen muß. Dazu noch ein Sicherheitsfaktor (der auch die zusätzliche Kraft für eine gewisse Beschleunigungskraft einschließen kann).
Aus dem ermittelten Fahrwiderstand F und dem Rollradius r des Rades ergibt sich direkt das nötige Moment M an der Antriebsachse:
M [Nm] = F [N] * r[m]
Für die mechanische Leistung am Rad braucht man noch die (maximale) Drehzahl des Rades. Es rechnet sich dann: P [Watt] = M [Nm] * n [1/s] * 6,28
Der Faktor 6,28 ist eigentlich 2 * Kreiszahl Pi, außerdem aufpassen dass man die Drehzahl in 1/s einsetzt, nicht in 1/min was häufiger angegeben wird.
Die mechanische Leistung am Motor würde ich versuchen mit einem Sicherheitsfaktor, der die Getriebeverluste berücksichtigt, zu erschlagen.
Für die Auslegung der Elektrik braucht es noch die elektrische Leistung, auch hier würde ich versuchen mit Zuschlägen zu schätzen, oftmals gibt es in Motorkennfeldern auch Angaben zum Wirkungsgrad bei bestimmten Lastfällen, da kommt man schon einigermaßen genau hin.

Hm...wie wäre es, wenn du jedes Rad um 90° schwenkbar in jede Richtung machst?
Es gibt sogenannte Nabenmotoren, die könntest du genau dafür nutzen. Dann hast du sogar schon ein Radlager und mußt dir nur noch Gedanken um die Federung machen.
Solche Motoren sind meist als Synchronmotoren ausgeführt, fertige Regler gibt es für solche Motoren auch.

Rechne aber mal damit, dass dich der ganze Spaß locker mal über 50.000 Tacken kosten wird. Und wenn es nur 50.000 werden kannst du froh sein...


Tante Edit:
Etwas deutlich billiger kommst du weg, wenn du nur zwei Räder antreibst und die anderen beiden Räder starr mitlaufen lässt. Wenn du die Antriebsräder um 90° schwenken kannst, kriegst du auch Wenden auf der Stelle hin, der Wendedrehpunkt würde in diesem Fall zwischen den mitlaufenden Rädern liegen.

Soll das Ding denn außer sich selbst noch etwas anderes bewegen? Der Begriff Traktor impliziert das irgendwie. Das solltest du dann in deine Berechnung des erforderlichen Drehmomentes mit aufnehmen. Ich denke immer noch, ein seriöser Antrieb für ein Arbeitsfahrzeug sollte bei Reibwert eins das Traktionsvermögen voll ausschöpfen können, also die Räder durchdrehen lassen. Allein schon damit du im Normalbetrieb Reserve hast. Bei maximalem Drehmoment geht der Wirkungsgrad eines einfachen E-Motors nämlich total in den Keller, bester Wirkungsgrad ist bei ca. 1/4 des Maximaldrehmomentes.

Zitat:

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Zitat von ranke

Eine Abschätzung würde ich folgendermaßen angehen: ...

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Danke für deine Ausführungen aber ich befürchte fast, dass Du mich falsch verstanden hast. Es geht nicht um die nötige Antriebsleistung des Rades. Die ist mit einem 5kW Motor pro Rad mehr als ausreichend gegeben. Es geht hier rein um einen zusätzlichen "Stell"motor, mit dem ich die Radposition verändern möchte. Diese kann nichts mit der Geschwindigkeit zu tun haben, da die nötige Kraft um ein Rad zu bewegen im Stillstand sicher am höchsten ist und nicht mit der Geschwindigkeit zunimmt.

Martin

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Zitat:

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Zitat von White_Fox

Hm...wie wäre es, wenn du jedes Rad um 90° schwenkbar in jede Richtung machst?

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Das ist derzeit geplant.

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Zitat von White_Fox

Es gibt sogenannte Nabenmotoren, die könntest du genau dafür nutzen. Dann hast du sogar schon ein Radlager und mußt dir nur noch Gedanken um die Federung machen. Solche Motoren sind meist als Synchronmotoren ausgeführt, fertige Regler gibt es für solche Motoren auch. Rechne aber mal damit, dass dich der ganze Spaß locker mal über 50.000 Tacken kosten wird. Und wenn es nur 50.000 werden kannst du froh sein...

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Radnabenmotoren waren zu Beginn geplant. Radnabenmotoren findet man derzeit zu vernünftigen Preisen aber nur für Fahrräder oder maximal Roller. Radnabenmotoren sind extrem kompakt da Sie quasi Felge und Antrieb in einem sind. Der Nachteil ist, dass der Rotor natürlich je nach nötiger Achslast extrem stabil sein muss. Radnabenmotoren für Traktoren gibt es zu kaufen, die kosten aber - wie Du schreibst - pro Motor mehrere K an Euros.

Deshalb habe ich mich für eine andere Konstruktion entschieden. Das Rad wird wie üblich einfach über ein Rollenlager getragen. Auf der Innenseite der Felge befindet sich dann ein Zahnkranz. In diesen Zahnkranz greift dann der 5 kW Standardmotor. Dieser Motor und die Achse des Rades sind fix verbunden. D.h. mit dem Stellmotor drehe ich diese Kombination aus Rad und Antriebsmotor. Der Vorteil:

1. Die Achslast muss nicht vom Antriebsmotor getragen werden.
2. Ich kann Standard-E-Motoren verwenden und brauche keine sündteuren Radnabenmotoren.
3. Mit dem Zahnkranz erreiche ich eine immense Untersetzung. Der Traktor ist für 10km/h ausgelegt und mit der Untersetzung arbeitet der E-Motor mit einem guten Wirkungsgrad auch bei diesen langsamen Geschwindigkeiten.

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Zitat:

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Zitat von hbquax

Soll das Ding denn außer sich selbst noch etwas anderes bewegen? Der Begriff Traktor impliziert das irgendwie. Das solltest du dann in deine Berechnung des erforderlichen Drehmomentes mit aufnehmen. Ich denke immer noch, ein seriöser Antrieb für ein Arbeitsfahrzeug sollte bei Reibwert eins das Traktionsvermögen voll ausschöpfen können, also die Räder durchdrehen lassen. Allein schon damit du im Normalbetrieb Reserve hast. Bei maximalem Drehmoment geht der Wirkungsgrad eines einfachen E-Motors nämlich total in den Keller, bester Wirkungsgrad ist bei ca. 1/4 des Maximaldrehmomentes.

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5kW pro Rad als Antrieb sind sicher mehr als ausreichend ;-)
Die Frage bleibt aber bzgl. dem "Stellmotor" der Räder: Welches Moment wird benötigt um einen Kleintraktorreifen im Stillstand zu lenken (nicht anzutreiben).

Bzgl. Wirkungsgrad: Deshalb der Zahnkranz an der Innenseite der Felge. Damit erreiche ich eine immense Untersetzung und der Antriebsmotor kann in einem Drehzahlbereich mit gutem Wirkungsgrad arbeiten.

Martin

Zitat:

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Es geht hier rein um einen zusätzlichen "Stell"motor, mit dem ich die Radposition verändern möchte.

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Gut, dann ist das schon mal geklärt, ich konnte das aus Deinem ersten Posting nicht klar herauslesen, ob Du Antriebs- oder Stellmotor meinst (und andere, die Dir geantwortet haben offensichtlich auch nicht).

Das nötige Moment für den Stellmotor hängt in hohem Maß von der Lenkgeometrie ab. Im besonderen geht es um den Abstand zweier (theoretischer) Punkte auf der Radaufstandsfläche. Der erste Punkt ist der gedachte Aufstandspunkt der Reifens (der in Wahrheit eine Fläche ist), der zweite Punkt ist der Schnittpunkt von Aufstandsfläche und der etwa senkrechten Schwenkachse des Rades. Dieser Abstand wird in der Fahrzeugtechnik auch Lenkrollradius genannt.
Abhängig vom Lenkrollradius spielen folgende Bewegungskräfte für das Antriebsmoment eine Rolle:

1. Fall, Lenkrollradius = 0:
Hier spielen Antriebs- und Bremskräfte keine Rolle, die Betätigungskraft ist im Stillstand auf griffiger Fahrbahn und bei niedrigem Luftdruck am höchsten. Sie läßt sich aus der Haftreibung Reifen zu Boden und der Größe der Radaufstandsfläche abschätzen.

2. Fall, Lenkrollradius ungleich Null:
Je höher das Verhältnis des Betrags des Lenkrollradius zur Reifenbreite, desto stärker werden die Antriebs- und Bremskräfte auch über die Schwenkachse des Rades und damit über den Lenkantrieb abgestützt. Ist der Lenkrollradius (betragsmäßig) größer as die halbe Reifenbreite, dann dominieren diese Kräfte mit Sicherheit über die Reibkräfte.

Falls die Schwenkachse nicht senkrecht ist, gibt es eine zusätzliche Höhenänderung des Fahrzeugs bei Lenkeinschlag, die ebenfalls ein resultierendes Lenkmoment erzeugt. Bei den geforderten hohen Einschlagwinkeln ist aber ein größeres Abweichen von der Senkrechten kaum sinnvoll.

Fazit für geringe Lenkmomente: Idealerweise Lenkrollradius nahe Null bei nahezu senkrechter Schwenkachse. Das ist in der Praxis oft schwierig zu realisieren, weil dann die Anlenkungen für die Schwenkachse in der Radscheibenebene liegen müssen, wo meistens kein Platz dafür da ist. Diese Anordnung ist auch in anderer Hinsicht günstig (keine Anhängigkeit der Radaufstandspunkte vom Lenkeinschlag, minimaler Platzbedarf für das Rad). Das obere Schwenklager kann evt. auch oberhalb des Rades angeordnet werden.

Hier nochmal ein paar Infos zum "Andifant", obwohl ich denke, dass das für dein Vorhaben eh nicht so relevant ist (Panzerlenkung). Die beiden Motoren haben wie schon gesagt je 4kW. Im Fahrzeug waren original 2 Bleibatterien a 12V, 180Ah verbaut. In meinem Fall war ich auf gebrauchte LKW Starterbatterien a 175Ah angewiesen. Damit konnte ich etwa ne halbe Std. "arbeiten"...wenn´s überwiegend geradeaus ging. Jede Drehung hat gefühlte 5min Akkulaufzeit gekostet. Wobei es sich ja um gebrauchte Akkus gehandelt hat....
Das hier ist vielleicht noch interessant: Ein "Fahrzeug" was deinem Konzept ein Wenig nahekommt...http://www.rumsauer.eu/produkte/spider.html
Eine relativ einfache Möglichkeit auf Lenkrollradius "0" zu kommen und somit die Lenkkräfte gering zu halten, wäre, die Räder/Antriebe schräg zu stellen.
Gruß,
Robert

Formulierungshilfe:

".... einen Kleintraktorreifen zwecks Lenkung um die Hochachse auf der Stelle drehen...."

Das im ersten Posting hätte das ganze Gelaber hier überflüssig gemacht.

Für die Lenkmomentabschätzung: Ich würde vereinfachend annehmen, das eine Kraft, die du mit Radlast mal Reibwert berechnest, auf einem Radius angreift, welcher der halben Reifenbreite entspricht.

Gruß
Nils