Устройство С Приводом На Шаговом Двигателе!

[titansy]

Всем привет!

Появилась идея сделать перемещающийся стенд (вес от 50 до 100 кг) влево-вправо относительно наблюдателя.

Соответственно вопрос - как подобрать мощность двигателя. И как сконструировать схему управления?

В самом простом варианте - влево до упора, затем вправо до упора.

В более сложном возвратно-поступательные движения.

Также буду рад услышать рекомендации по выбору двигателя. Интересует цена-качество, ессно.

Заранее благодарен откликнувшимся!

Изменено 6 июля, 2015 пользователем titansy

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[Masix]

Для чего покупать сравнительно дорогой ШД с низким КПД, если можно поставить однофазный движок? Прецизионность перемещения ведь не нужна?

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[Soundoverlord]

Думаю, даже мотор-редуктор от дворников сгодится (правда с доп.редуктором.). А таскать можно при помощи винта.

[Реклама]

Выбираем схему BMS для корректной работы литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

 Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ, также как и для других, очень важен контроль процесса заряда и разряда, а специализированных микросхем для этого вида аккумуляторов не так много. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список имеющихся микросхем и возможных решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[mvkarp]

Соответственно вопрос - как подобрать мощность двигателя. И как сконструировать схему управления?

А Физику в школе нынче не преподают? Момент силы - знакомо?

Схемы воображаются мозгами, реализуются руками в симбиозе с мозгами.

Что конкретно нужно?

[o_l_e_g]

Создается кинематическая схема, с учетом скорости и точности перемещения, учитывая разгонно-тормозные моменты, и потери в механизме . Исходя из этого уже подбирается двигатель привода.

[Soundoverlord]

Ну, с весом вроде ясно. Осталось выяснить путь и скорость. Хотя, подобные расчеты скорее задача механиков, чем электронщиков. Приходите с типом и мощностью движка - сочиним схему управления.

[titansy]

Господа!

Заранее прошу простить мне некотоое невежество...

Физику в школе ессно учил и даже не плохо, но прикладной вариант через столько лет...

На счет однофазного движа, пожалуй, согласен...

Прецизионность, действительно не нужна.

Винт, думаю тут не подойдет. Т.к. амплитуда перемещения должна быть не менее 5 метров.

Скорость надо от 3-5 до 10-15 км/ч.

Тут, думаю, надо скорее трос.

Плюс конструкция должна быть разборной.

Уважаемый 'o_l_e_g', прошу подсказать какими прогами это все можно рассчитать или набор формул для всего этого дела...

Получиться должно нечно подобное:

Единственное, посколькку стенд тяжелый, подвесить его не получиться. И двигаться он должен по каким-то направляющим.

[HaVaNagiLa]

Появилась идея

"Шо, опять?" ©

А по управлению - вообще даже не заморачиваться. Две кнопки - "влево" и "вправо", и две релюшки с реверсированием включения. Двигатель - обычный коллекторный постоянного тока, с редуктором.

При выборе моторчика нужно руководствоваться тяговым моментом моторчика. А определить потребный можно экспериментально, измерив силу, которая требуется для сдвигания и перемещения тележки стенда. Для этого цепляем к тележке динамометр (можно даже бытовой типа "безмен") и тянем тележку в направлении перемещения с некоторой скоростью. Значение на динамометре в момент страгивания тележки - будут определять потребный тяговый момент двигателя с учетом редуктора. Можно конечно рассчитать силу по школьным формулам (F=m*a, где а - ускорение тележки, m - масса тележки. И не забыв прибавить сюда силу трения покоя.) Но лучше измерить практически.

Итак, имеем потребную силу. Теперь пытаемся приступиться к редуктору. Для этого нам надо знать потребную скорость перемещения тележки стенда и скорость вращения моторчика под нагрузкой. И не забываем про правило редуктора - сколько снизили скорости, столько же повысили силы.

шаговые двигатели - дорогая штука. Для таких задач мягко говоря, излишне.

Перемещение тележки - при помощи тягового троса, перегинутого по обеим сторонам через блоки и закрепленного на тележке концами троса с двух сторон. И обязательно нужна система натяжения троса. В виде обычных пружинок на тележке в точках крепления троса. За одним, пружины будут демпферировать рывки при пуске и перемещении

Изменено 7 июля, 2015 пользователем HaVaNagiLa

[HaVaNagiLa]

Скорость надо от 3-5 до 10-15 км/ч.

Ну раз физику учил, то давай сразу записывать величины в правильных единицах измерения. 10 км/ч - это неправильная единица. Правильно - в метрах/с. 10 / 3,6 = 2,8 м/с.

Направляющие для стенда - рельсы. Из двутаврового профиля. (что такое двутавр знаешь?) Тележка опирается на профиль опорными роликами. Удерживается - удерживающими, зацепленными снизу полки двутавра. Если тележка большая и высокая, возможно потребуется два рельса. (отклоняющие моменты там всякие, знаешь ли, разбалтывающие тележку).

[titansy]

Так, идею понял... Начну записывать и экспериментировать...

Кстати, а если использовать швеллер? Который будет одновременно и опорой и удержанием.

Мне действительно понадобятся две рельсы. Я мыслил, что это будут два швеллера, закрепленные на определенном расстоянии...

[Soundoverlord]

При таком раскладе не проще-ли будет сделать трамвай. Т.е. привод катается на тележке и сам себя тянет, а к этой конструкции тянется провод.

[chip-chip]

И двигаться он должен по каким-то направляющим.

Советую посмотреть на откатные ворота. Там и направляющие и устройство отката и редуктор. Примерно похоже. Ну и пульт управления можно тоже использовать от ворот. Благо в сети их навалом. Самодельных и заводских. На нашем сайте тоже целая тема есть про ворота.

[Masix]

Движок с резиновым колесиком вместо верхнего подшипника

[HaVaNagiLa]

Моторчик может быть установлен как на самой тележке, так и на направляющих. Оба варианта жизнеспособны. В случае установки на тележке, нужно учитывать силовой кабель, который будет бегать за тележкой с довольно высокой скоростью и будет сильно болтаться. 15 км/ч - это высокая скорость, 4 м/с, кагбе.

Скажем так, это скорость бегущего человека. На такой скорости кабель будет просто летать за тележкой. Эт вам не ворота, однакость.

Так же, при установке двиг.на тележке все равно не отпадает вопрос зацепления привода - либо зубчатая рейка на рельсе и шестерня на приводе, либо фрикционные обрезиненные колеса. Учитывая массу - лучше зубчатая рейка.

В случае установки привода на стационарной части (рельсах), необходим тяговый трос с надежным натяжением.

Автору:

Смотри, как может выглядеть пример прикидочной реализации твоей приблуды:

Допустим:

- моторчик устанавливается на основании рельсов,

- масса тележки 100 кг,

- потребная максимальная скорость перемещения тележки Vmax = 4 м/с (~15 км/ч),

- длина полного перемещения Sполн = 5 м.

Это исходные условия.

Определяем доп.условия:

- прикидываем потребное время разгона тележки до макс. скорости (или расстояние); допустим, пусть будет tразг = 1 с (прикидочно).

Приступаем к прикидочным рассчетам:

- расстояние, которое пройдет тележка за время разгона из сост.покоя до макс.скорости Sразг = (Vmax * tразг) / 2 = (4*1)/2 = 2 м. Эээ многовато наверно, почти полпути.

Ладно, считаем наоборот, исходя из длины пути разгона. Принимаем Sразг = 0,5 м и вычисляем потребное ускорение тележки а. а = Vmax^2 / (2 * Sразг) = 16 м/с2.

Нехило так! Ну ладно, попробуем с такими исходными данными.

(Кстати, при такой скорости - перемещение из одного конца в другой будет происходить секунды за полторы-две. Автор точно ли не ошибся, точно ли ему нужна такая сторость при массе 100 кг??)

Потребная сила тяги для разгона тележки с требуемыми параметрами:

F = m * a = 100 * 16 = 1600 Н или 160 кг. Хм, ниче так, прилично. Максимальная тяга должна быть 160 кг. Без учета силы трения покоя.

Сила трения покоя нам изначально на первом этапе неизвестна. Приблизительно накинем на нее 10-15 кг, но даже без нее наши рассчеты слишком не пострадают.

Однако, в режиме равномерного движения после ускорения - сила тяги сравнительно небольшая потребуется, в основном на компенсацию сил трения в системе опоры тележки. Сейчас точно сказать невозможно, не выбрав опору - ролики, направляющие. Но примерно 50 - 100 Н (5 - 10 кг).

Ладно, будем дальше прикидывать.

Для этого желательно вообще иметь представление о номенклатуре движков, которые можем достать. В частности, на этом этапе расчета в движках нас интересует частота вращения под

номинальной нагрузкой (либо частота свободного вращения и коэф.скольжения). Многие двигатели имеют частоту вращения в рабочем режиме около 2000 - 3000 об/мин. Или если привести к одним единицам измерения, то 33 - 50 об/с.

А нам нужна максимальная линейная скорость тележки 4 м/с. Для расчета возьмем частоту вращ. двигателя 2700 об/мин (45 об/с).

Задаемся диаметром приводного шкива d. Пусть будет 15 см (0,15 м). (он определяется исходя из минимального радиуса изгиба приводного ремня или троса, а так же из длины участка зацепления трос-шкив).

Считаем потребную скорость вращения шкива: W = Vmax / (d * 3,14) = 8,5 об/с.

Считаем передаточное число редуктора n при 2700 об/мин двигателя (45 об/с).

n = 45 / 8,5 ~ 5,3 .

Теперь определяемся с тяговым моментом двигателя на режиме разгона.

Диаметр приводного шкива 0,15 м, его радиус r = 0,075 м.

Потребный момент на шкиву при разгоне: Mш = F * r = 1600 Н * 0,075 м = 120 Н/м. С учетом передаточного числа редуктора получаем пусковой момент двигателя: 120 / 5,3 = 23 Н/м.

У однофазных двиг.переменного тока пусковой момент раза в 2 ниже номинального, к тому же, нужны пусковые кондебацоры. Ну эт так, лирика, сейчас вопрос выбора типа двигателя не обсуждаем.

Мощность двигателя - это его способность крутиться с некоторой скоростью с приложенным к валу некоторым моментом вращения.

Поскольку мы задались обеспечением разгона с нужным ускорением, то и потребную мощность эл.двигателя будем определять исходя из условий разгона.

На самом деле, там будут происходить гораздо более сложные процессы чем мы принимаем в расчетах. Ускорение не будет равномерным. Но чтобы нам сейчас не впадать в истерику от количества формул и неизвестных вводных, расчитываем по приблизительным параметрам, принимая упрощенные модели.

Допускаем, что при определении мощности мы берем точку в самом конце разгона, когда скорость тележки достигла максимальной потребной скорости. Обороты двиг. при этом - 45 об/с. Так же принимаем, что сила тяги по-прежнему равна 1600 Н.

Pдв = M * W (т.е., момент на валу, умноженный на частоту вращения) = 45 * 23 = округленно 1 кВт.

Вот такой движочек и потребуется, 1 кВт. Примерненько так. (С учетом потерь, киловатта полтора выйдет).

Повторюсь, расчеты довольно приблизительные, прикидочные, не учитывающие ни КПД привода, ни КПД двигателя, ни многие другие параметры (типа сопротивления воздуха, хаха).

Да, и пара замечаний по самой конструкции.

Учитывая высокую массу тележки и ее скорость - без принудительного торможения - не обойтись. Плюс к этому - на концах пути перемещения, с обеих сторон - обязательны энергопоглощающие отбойники, способные выдерживать нагрузки порядка 500 кг. И плюс к ним, обязательно (!) концевые выключатели привода примерно за 30-50 см до отбойника, с обязательным включением режима полного торможения тележки. Иначе улетит тележка. Тормоза тележки - фрикционные, на захват рельса, при снятии напряжения должны срабатывать.

Таким образом, с учетом отбойников с обеих сторон и пути торможения в конце полезного хода, суммарная длина рельсов увеличится.

Возможно применить вспомогательное электрическое торможение самим электродвигателем, особенно при малых скоростях.

Режим работы двигателя - кратковременный S2, повторно-кратковременный S3 или S4 (S5) - зависит от назначения этой приблуды (стенда).

Если пренебречь мерами беопасности, вся конструкция при таких массах/скорости будет представлять этакую катапульту-разрушитель.

Второй момент конструирования - выбор основания под рельсы.

Эта задача - из области сопромата. В свое время я его на "отл." с первого раза сдавал. И посему, всю свободу выбора и расчетов предоставляю автору вопроса. Ну поскольку это не моя же затея со стендом.

Третий момент - система управления. По хорошему, должна иметь датчики линейного перемещения стенда (позиции) и обратную связь с двигателем, поскольку отслеживать визуально положение стенда при таких скоростях перемещения - эммм...

[titansy]

Благодарю за столь подробное описание процесса!

Кстати, не слишком мощный движок получается...

Я прикидывал, что должен быть около 2 кВт.

Кстати, длина рельсового пути может быть и больше.

И питание должно подаваться на движок, установленный стационарно.

Тележка будет кататься только при помощи троса или ремня.

В общем пойду еще раз осмыслю все написанное...

Есть над чем подумать.

[HaVaNagiLa]

Нууу так оно и получится около 2 кВт, если однофазный асинхронный движок взять. У него пусковой момент никудышний, ниже, чем номинальный момент на номинальных оборотах. Пока не разгонится почти до номинальных, пусковая обмотка будет работать и снижать момент.

Ну, конечно, если нужна такая разгонная динамика и такие скорости. Тут надо еще учесть то, что будет находиться на подвижной платформе. Выдержит оно такое ускорение, не слетит? Сила от ускорения, действующая на предметы на платформе, будет в полтора раза больше веса предметов. То есть, если предмет просто стоит на платформе, незакрепленных, его "сдует" в большинстве случаев.

Ну и опора рельсов должна быть надежной. По третьему закону Ньютона, "силы равны и действуют в противоположных направлениях". А значит, в момент разгона на рельсы и опору будет воздействовать такая же сила 160 кг вдоль рельсов. Значит, основание должно выдерживать эту силу, умноженную на коэфф. запаса (обычно =3, в ответственных случаях =5 или =7). В момент торможения так же, больше или меньше, в зависимости от интенсивности торможения. Торможение платформы должно производиться на обоих рельсах во избежание перекосов платформы и рельсов.

И не стоит забывать про отбойники - если подвижная платформа по каким-то причинам проскочила крайнее положение и не остановилась на концевом выключателе, то она ударится в отбойник. Он должен обеспечить поглощение энергии удара и воспринять импульс с силой 500 - 1000 кг. Эта сила передастся на рельсы и основание.

При выборе диаметра приводного ведущего шкива нужно учитывать минимальный радиус изгиба троса (он указан в характеристиках троса) и длину сектора зацепления шкив-трос, эта длина будет определять вероятность проскальзывания троса при рабочих усилиях. Формул для расчета я сейчас уже не помню, но в книжках по расчету приводных механизмов это все есть.