Motorleistung berechnen? Schrittmotor

Wissenschaft Physik
#1

Hallo!

Meine Physikkenntnisse sind nicht mehr so frisch daher frage ich euch :smile:

Ich baue zur zeit einen Kameraschlitten der mit Skateboardrollen auf einer langen Schiene - angetrieben durch einen Schrittmotor mit Zahnriemen- hin und her bewegt werden soll.

Ich möchte wissen, wie Stark der Motor sein muss (Nm), um den Schlitten zu bewegen?
An den Schienenenden ist der Zahnriemen fest montiert und läuft je über eine Umlenkrolle über das vom Schrittmotor angetriebene Zahnrad.

Hier alle Daten:

Gewicht Schlitten: 25 - 30 Kg
Durchmesser Skateboardrollen des Schlittens: 52mm
Skateboardrollen sind Kugelgelagert.
Skteboardrollen sind aus relativ hartem Gummi.
Schienen sind aus Metall.
Durchmesser Zahnrad: ca 10cm
Durchmesser Umlenkrollen: je ca. 8cm
maximale zu erreichende Geschwindigkeit des Schlittens: ca. 1m/s

Vielleicht kann mir ja jemand helfen.

Danke und Gruß

Sören

P.S.: Weiß jemand vielleicht auch, wie lang bei schrittmotoren die Leitung von der Endstufe zum Motor maximal sein darf?

#2

Hallo,
für Dein Vorhaben ist ein Servomotor besser geeignet. Das Drehmoment von Schrittmotoren lässt bei größeren Geschwindigkeiten zu stark nach. Und das benötigte Drehmoment hängt natürlich vor allem von der benötigten Beschleunigung ab - genau die hast Du aber nicht genannt. Ebensowenig wie den maximalen Steigungswinkel - der Schlitten wird ja nicht per Wasserwaage genau horizontal ausgerichtet.
Gruß
loderunner

#3

Es hängt vor allem von der mechanischen Reibung des gesamten Systems ab und wie groß die Beschleunigung sein soll.
Mein Tipp: Bau das System (provisorisch) auf und mess die benötigte Kraft. Zur Kraftmessung kann du eine Waage benutzten und mit F=m*g die Kraft berechnen.
Überschlagsrechnung (ohne Reibung!!!)Für die Beschleunigung deines Schlittens auf die Geschwindigkeit 1m/s in einer Sekunde wirst du ohne Reibung 30N benötigen, also mit deinem Zahnrad einen Motor mit 300Nm benötigen.

Guido

#4

Hallo!

Also der Schlitten und die Schienen sind und bleiben auch waagerecht. Ich brauche schrittmotoren, da ich mit einer CNC-Software Kamerafahrten per Gcode schreiben möchte, die ich zu Hundert prozent wiederholen kann. So kann ich in der Nachbearbeitung erstaunliche Effekte kreiren.
Wie stark die beschleunigung sein soll weiß ich noch nicht genau… mal sehen was möglich ist.

Guido hat geschrieben 300Nm. So einen Schrittmotor gibt es doch gar nicht oder ist das dann nicht der Haltemoment.

Lieben Gruß

Sören

[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

#5

Upps. Ein dicker Fehler meinerseits 3Nm müssen es sein!!!
Sorry !!!
Das Haltemoment entspricht in etwas dem maximalen Drehmoment des Schrittmotors. Das Drehmoment des Motors nimmt mit steigender Drehzahl ab.

#6

Überschlagsrechnung (ohne Reibung!!!)Für die Beschleunigung
deines Schlittens auf die Geschwindigkeit 1m/s in einer
Sekunde wirst du ohne Reibung 30N benötigen, also mit deinem
Zahnrad einen Motor mit (300Nm FEHLER !!!) benötigen.

Guido

Korrektur 3Nm. Entschuldigung

#7

Danke für die Antwort, Guido.

Kannst du mir nochmal die Formel sagen, mit der du das ganze überschlagen hast?

Wie kann ich die Reibung mit einbeziehen?

Habe gade mal geschaut und folgenden Motor gefunden:
Schrittmotor (High Torque) ST8718M-6708
Haltemoment 5,94Nm
Phasenstrom 3,18A

so ein Motor sollte doch eigentlich reichen, oder. Habe zur Zeit nur einen 1.5Nm schrittmotor.

gruß

sören

#8

Ich baue zur zeit einen Kameraschlitten der mit
Skateboardrollen auf einer langen Schiene - angetrieben durch
einen Schrittmotor mit Zahnriemen- hin und her bewegt werden
soll.

Ich möchte wissen, wie Stark der Motor sein muss (Nm), um den
Schlitten zu bewegen?
An den Schienenenden ist der Zahnriemen fest montiert und
läuft je über eine Umlenkrolle über das vom Schrittmotor
angetriebene Zahnrad.

Ein paar Eckdaten fehlen jetzt noch. Vor allem die Beschleunigung.
In welcher Zeit (a=v/t) oder auf welcher Strecke (a= v^2/2s) soll die Geschwindigkeit von 1 m/s erreicht werden. Mit F=m*a hast du dann die benötigte Kraft zur Beschleunigung, und mit M=f*r hast du das Drehmoment (r ist bei dir 0,05m vom Zahnrad).
Du kannst einen Schrittmotor mit Getriebe (Untersetzung)verwenden.
Vorteil: Der Motor selbst benötigt nur ein kleineres Drehmoment.
Nachteil: Bei gleicher Drehzahl des Motors ist die Geschwindigkeit des Schlittens kleiner und bei hohen Drehzahlen sinkt das Drehmoment des Schrittmotors.

Mit deinem Zahnrad benötigst du eine maximale Drehzahl von etwa 200 U/min um die Geschwindigkeit von 1 m/s zu erreichen.

Ich hoffe, damit kannst du die Eckdaten für den Motor+Getriebe ermitteln. Und nicht vergessen, dass die Reibungskräfte noch nicht berücksichtigt sind.

Guido

P.S.Man sollte eigene Artikel editieren können, komme mir langsam mit meiner Masse von Postings langsam dämlich vor :frowning: :wink:

P.P.S. Bin heute wohl nicht ausgeschlafen. d=10cm entspricht r=5cm. Das überschlagene Drehmoment am Motor(bzw. Getriebe)Ausgang für a=1m/s^2 ist damit 1,5 Nm.

#9

Hallo,

Ich brauche schrittmotoren, da ich mit einer
CNC-Software Kamerafahrten per Gcode schreiben möchte, die ich
zu Hundert prozent wiederholen kann.

Dafür verwendet man Servocontroller, die mittels Encoder die Position selber regeln können, alternativ die Geschwindigkeit (Drehzahl) oder die Beschleunigung. Ist viel einfacher als ein Schrittmotor, viel genauer und viel dynamischer.
Gruß
loderunner