Motor auslegen

[Spieler90]

Hallo,
ich habe ein Problem, ich soll an einer Konstruktion ein Motor anbauen und muss dafür den passenden Motor bestimmen und das Ganze auch Rechnerisch dokumentieren.
Leider habe sowas noch nie gemacht und würde mich freuen wenn mir jemand helfen könnte.
Es soll mit einem Schrittmotor oder einem Servomotor umgesetzt werden.
Es geht drum das eine zweifach gelagerte (Kugellager) Welle (12mm) mit einer unten einseitig angebrachten Masse von ca. 2,5 Kg gedreht werden soll. Das ganze Teil wiegt bestimmt 3 KG.
An der gegenüberliegenden Seite der Masse soll ein Ritzel angebracht werden und mit einem Zahnriemen angetrieben werden.
Der Motor soll innerhalb von 0,75 Sekunde die Welle Beschleunigen, eine Umdrehung schaffen und stoppen.
Es wäre super wenn mir jemand helfen könnte!
LG
Bild:
http://fs2.directupload.net/images/150318/ksu69nro.pdf

[ranke]

ich soll ... ein Motor anbauen ... muss dafür den passenden Motor bestimmen ... rechnerisch dokumentieren

Klingt nach Hausaufgabe.
Mit den vorhandenen Angaben ist das so nicht eindeutig zu lösen. Welcher Drehwinkel oder Winkelgeschwindigkeit soll denn nach der Beschleunigungsphase (0,75s) erreicht sein?
Ist die Übersetzung im Zahnriementrieb vorgegeben oder frei wählbar?
Interpretiere ich die Zeichnung richtig, dass die Einbaulage der Welle senkrecht ist?

[Spieler90]

Leider keine Hausaufgabe!
Der Motor hat die Aufgabe innerhalb von 0,75s (besser wären sogar 0,5s) einen Bolzen in die richtige Position zu drehen.
Die Masse unterhalb ist eigentlich ein Greifer, habe es vereinfacht als Halbkreis gezeichnet.
Der Bolzen hat eine Einkerbung und die ist immer an einer anderen Position bzw. Gradzahl.
Der Motor hat nun die Aufgabe den Bolzen immer in eine bestimmte Position zu drehen z.B. 0 Grad.
Der Motor muss also Maximal 359 Grad drehen.
Die Übersetzung ist frei wählbar und die Einbaulage der Welle ist Senkrecht.

[ranke]

Für eine grobe Abschätzung würde ich wie folgt vorgehen:
gesucht ist das nötige Drehmoment eines Motors um die Bewegung auszuführen. Als hemmende Momente kommen in Frage:
Reibung und Trägheitsmoment
Momente aufgrund von Gewichtskraft kommen aufgrund Einbaulage nicht vor, andere Kräfte sind nicht erkennbar.
Reibmomente sind nicht leicht abzuschätzen. Im Zweifel mittels Sicherheitsfaktor auf das errechnete Trägheitsmoment "erschlagen".
Trägheitsmoment: worst case ist die Drehung um 360°, diese ist also zu rechnen. Das geringste Moment ergibt sich, wenn 180° konstant beschleunigt wird und die anderen 180° zum Stillstand verzögert.
Es gilt: Mtr=J*alpha
mit:
Mtr Antriebsmoment aufgrund des Trägheitsmoments
J Trägheitsmoment
alpha Winkelbeschleunigung.
J kann aus der Geometrie und Werkstoff (Dichte) gerechnet werden. Trägheitsmomente einfacher geometrischer Körper bezogen auf typische Rotationsachsen findet man z.B. hier.
Man darf nicht vergessen das J des Motors dazuzurechnen, steht im Datenblatt des Motors (hoffentlich) und natürlich die 2. Riemenscheibe.
Falls die Übersetzung des Riemengetriebes nicht 1 ist, muss man das J auf eine der beiden Wellen reduzieren und wenn man auf die Motorwelle reduziert nicht vergessen, die Winkelbeschleunigung ebenfalls auf die Motorwelle zu reduzieren (der Drehwinkel ist dann ja anders).

Wenn das alles nicht gut kommt, geht man zu einem Spezialisten für Antriebstechnik, der einem den Motor mit Ansteuerung auslegt und verkauft. Für so dynamische Sachen ist das vermutlich nicht zu vermeiden. Das oben angedeutete ist eben nur eine Abschätzung mit verschiedenen Vereinfachungen um es einfach rechenbar zu machen.