Waffen-Antrieb

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    • Waffen-Antrieb

      Hi,

      für mein aktuelles Raptor-Projekt brauche ich eine sehr starke Untersetztung. Nach einem kurzen Überschlagen im Kopf bin ich auf eine Drehzahl von rund 10 U/min gekommen.

      Es handelt sich hierbei um eine Schaufel ala Dredger.
      Diese Schaufel soll in rund 1,5-2sec eine Drehung von 90° hinlegen. Hoffe ich bin da bei 10 U/min nicht ganz daneben.

      So, dazu hab ich mir überlegt eine Art Riesen-Servo zu bauen. Dazu gibt es fertige IC's an denen man nur noch die Peripherie dran setzt.
      Woher ich diese diese IC's bekomme, ist eine andere Frage. Primär kümmere ich mich allerdings um die Mechanik, da man die Steuerung zur Not auch mit Endschaltern realisieren kann.

      Dirk hat mir am WE den Tipp gegeben ein Schneckengetriebe zu verwenden.
      a: Es ist Selbsthemmend
      b: Haben diese Getriebe eine starke Untersetztung.

      So, nun frage ich mich, wie berechnet man so ein Getriebe? Muss ja wissen was für eins man braucht und was für eine Vor-Untersetzung ich haben muss.
      Und woher bezieht man so ein Schneckenrad?

      Ich hoffe ihr könnt mir da weiter helfen!

      Danke schonmal!
    • hier ein paar Tipps von mir:

      keinen Wischermotor oder Kunststoffschneckenrad verwenden, die halten die Kräfte nicht aus. Ich hatte in BigAnt IV einen 4-bar-lifter eingebaut angetrieben über einen Akkuschrauber mit nachgeschaltetem Schneckenradgetriebe. Das Kunststoffschneckenrad hatte praktisch sofort Zahnverluste....

      Also Schnecke und Schneckenrad immer aus Metall (Stahl oder Messing oder Bronce). Modul mindestens 1 oder 1,5. Die Untersetzung des Schneckengetriebes wird von der Gangzahl der Schneckenwelle und der Zähnezahl des Schneckenrades bestimmt. Hast du eine eingängige Schnecke und dein Schneckenrad hat 40 Zähne so hast du eine Untersetzung von 1:40. Hast du eine zweigängige Schneckenwelle so hättest du eine Untersetzung von 1:20.

      Gruß Dirk
      ....ein Event muss her
    • Abschalten mit Endlagenschalter:
      Wenn ein Schneckengetriebe verwendet wird, dann stoppt der Antrieb relativ zeihnah. Also kein Problem. Bei anderen Antrieben (z.B. mit Akkuschraubermotoren und dem serienmäßigen Planetengetriebe): Die Sache läuft nach. Um ein sofortiges Stoppen zu realisieren, muss der Motor kurzgeschlossen werden. Am Besten mit einer kleinen Stotterbremse, sonst wird die Stromspitze zu groß.

      Auf unserer Download-Seite hat Bat_Boy seine Formelsammlung zum Berechnen von Getrieben hinterlegt. Ob jetzt für Schneckengetriebe etwas dabei ist, weiß ich nicht auswändig.

      (Für die Ants wollte ich auch schon mal ein Schneckengetriebe bauen. Dabei einen kleinen Nachteil festgestellt: 50% der reingesteckten Kraft bleibt bei einem Schneckengetriebe hängen. Nachzulesen auf der Homepage von Mädler, da habe ich meine Getrieberäder auch her. Mädler ist zwar teuer, aber man bekommt zumindest die Sachen, die man braucht)
      .
      Interesse an Elektronik für Schaukampfroboter und Kettenfahrzeuge (Fahrtregler, ESC) ? => http://www.Robots.IB-Fink.de
    • Danke erstmal für die Zahlreichen Antworten!


      Also die Seite von Maedler ist echt klasse! Aber auch echt teuer!!

      Mit der Berechnung der Getriebe, nein eine Rechnung für Schneckenantriebe ist dort nicht bei, aber ist ja anscheinend sehr simpel zu berechnen. Sprich ein Schneckenrad mit z.B. 35 Zähnen ergibt eine 1:35 Untersetztung, also no Problem! :)


      Jetzt qält mich aber die nächste Frage. Welchen Motor soll ich verwenden, alle mir bekannten Motoren drehen einfach zu schnell!

      Also was ich anstrebe wäre:

      Ich möchte die Schaufel um ca. 90° bewegen können. Diese Bewegung soll so in etwa 1,5 - 2sec passieren.
      Das heisst ja, eine ganze Umdrehung dauert ~6sec.
      Hochgerechnet auf U/min. sind das doch 10U/min oder hab ich da was falsch?

      Nur mit einem dreistufigen Getriebe und den mir bekannten Motoren muss ich eine krasse Untersetztung haben.

      Also bislang schreckt mich der Preis von allen Zahnrädern ab. Wenn ich von fast allen das größte Verhältniss habe, kommt ein dicker Preis zu stande!

      Gibt es nicht langsame, aber dennoch starke Motoren?
      Dann bräuchte man keine so krasse Untersetzung. :/




      Edit:

      Anbei ein Bild von meiner momentanen Berechnung, bitte sagt das ich da irgendwo einen dicken Fehler habe.

      Wenn ich nur die Teile von Maedler nehme sind das schon 74€ !
      Dazu gehöhren halt die Schnecke, das Schneckenrad und das Kegelrad (Denke ich muss das haben um das Getriebe gescheit aufbauen zu können).

      Dieser Beitrag wurde bereits 2 mal editiert, zuletzt von Replikator ()

    • Ich weis nicht genau ob das geht aber es gibt spezielle Drehmoment starke und drehzahl arme motoren.Die bekommste schon für 8€, allerding nur 540 baugröße
      conrad.de/ce/de/product/223209…K-SPEZIAL-E-MOTOR/1202032
      Der motor hat 80turns und 150Nmm.
      conrad.de/ce/de/product/236237…WLER-ELEKTROMOTOR/1202032
      55turns.Das sind jetzt nur Motoren als beispiel.

      Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von panzerbot ()

    • Die Motordrehzahl wird normalerweise als Leerlaufdrehzahl angegeben, also ohne Last. Da alleine schon ein solches Getriebe im Selbstbau Reibungsverluste von, ich rate mal blind, rund 30-50% haben wird, kann die Untersetzung auch etwas geringer ausfallen.
      Wenn ich mir ein solches Getriebe mit einer Untersetzung von rund 1:1000 bauen wollte, dann würde ich als erste Stufe einen Akkuschrauber nehmen, das wäre dann schonmal eine Untersetzung von 1:36. Die zweite Stufe als Schneckengetriebe, mit einer Untersetzung von 1:30. Es müsste mal jemand ausrechnen wieviel Motorleistung gebraucht wird um mit einem solchen Getriebe einen 6kg Raptor ohne Probleme anzuheben.

      Gruß Dirk
      haben ist besser als brauchen
    • Erste Frage: wieso hast du dich auf eine bestimmte Zeit festgelegt? Entscheidend ist doch die Frage, welche Kraft dein Hebelarm besitzten muss. Sprich das erforderliche Drehmoment an der Abtriebswelle. Wie lang ist dein Lastarm? dann lässt sich leicht ausrechnen, was du an Drehmoment brauchst.

      Nur über die Drehzahl kommst du da gar nicht weiter.

      Edit: Ich hatte in BigAnt die von Dirk beschriebene Variante eingebaut, allerdings mit einer 1:40er Schnecke. Damit konnte ich locker einen 6kg Raptor anheben (bis zur Zerstörung des Kunststoffschneckenrades......)
      ....ein Event muss her
    • Hmm, also das Drehmoment hab ich ehrlich gesagt bislang vernachlässigt. Dachte dass das mit einem starken Motor und der Untersetzung schon passt. *pfeif* Weiss ja nicht wie man sowas angeht.

      Also mit dem Hebelarm, dazu kann ich bislang nur mit diesem Foto von Dredger dienen. Mein Raptor soll im Prinzip so aufgebaut werden.





      Hier eine kleine Skizze. In der Größenordnung plane ich die Schaufel. Kann man damit was anfangen?

    • Das mit dem Drehmoment ist recht einfach:

      aus deiner Zeichnung ergibt sich, dass der Hebelarm eine Länge von minimal 230mm und maximal 300mm hat (den vertikalen Versatz kann man in einer statischen Betrachtung weglassen)
      An dem linken Ende des Hebelarms lastet das Gewicht eines Raptors mit 6kg, das entspricht einer gerichteten Gewichtskraft von ca. 58,8 Newton (Drehmomente werden in Nm, sprich Newton*Meter gerechnet, entsprechend muss man eine Masse von 6kg in Newton umrechnen)
      Durch die Gewichtskraft und dem (maximalen) Hebelarm von 0,3Meter benötigst du am Drehpunkt an dem rechten Ende vom Hebelarm ein Drehmoment von ca. 17,64 Nm um das Gewicht statisch zu halten. Um den Raptor anzuheben braucht man ein höheres Drehmoment, je größer dieses Drehmoment wird, desto größer wird die Beschleunigung und Geschwindigkeit sein, mit dem der Raptor angehoben wird. Ich würde dir raten mindesten das doppelte Drehmoment, also ca. 40 Nm anzusetzen (nicht zuletzt um die Reibungsverluste in der ganzen Mechanik mit zu berücksichtigen).
      Ein handelsüblicher 12V Akkuschrauber hat so um die 15 Nm entsprechend müsstest du eine Weiter Untersetzung von ca. 1:2,6 anbringen. Aufgrund der Kräfte sollte die weitere Getriebestufe mindestens im Modul 1 oder größer ausgeführt werden.

      Hierdurch würde die Abgangswelle bzw. der Hebelarm eine Drehzahl von 211 U/min aufweisen (das ist für einen Heber recht schnell, eher ein Hammerantrieb). Also lieber die Untersetzung mit 1:10 ausführen, dadurch hast du eine Menge Kraft und der Heber ist noch schnell genug.

      Gruß Dirk
      ....ein Event muss her
    • Ein handelsüblicher 12V Akkuschrauber hat so um die 15 Nm

      korrektur:

      - ein handelsüblicher (segment 5-40€) akkuschrauber mit 540'er oder 550'er motor hat meist eine untersetzung von 1:36

      - die häufig verbauten 550s - motoren liegen bei einem stall-drehmoment von 0,1Nm bis 0,2Nm, die 550PF-variante (ist SEHR selten) bei 0,25Nm
      mit der untersetzung von 1:36 ergibt sich ein nutzbares Stall-drehmoment von etwa 3,6Nm, 7,2Nm, 9Nm

      sind höhere drehmomente angegeben, so ist meist der "harte schraubfall" gemeint. dieser ist aber bei einer schaufel eigentlich nicht nutzbar

      ich würde bei der berechnung mit einem standard-akkuschrauber von max 5Nm und einer leerlaufdrehzahl von 8 1/min und einer lastdrehzahl von 5-6 1/min ausgehen...

      alternative: zwei akkuschraubergetriebe gegeneinander flanschen, kleines kettenrad drauf, auf grosses kettenrad an der schaufel.

      ach ja:
      man kann (bei hostromfähiger versorgung) je nach verbautem motor mit 10A - 50A stall-strom rechnen... ohne strombegrenzung dürfte das einige modellbau-regler vor eine echte herausforderung stellen...
      Flipper??? Flipper gehört ins Wasser!!!
    • Danke BB-Dirk für die Rechnung!


      Glaub ein Akkuschraubergetriebe hab ich noch hier liegen.
      Nur die Montage wird auch noch ein Ding für sich.
      Damit das überhaupt Platzmäßig hinhaut, muss ich wohl ausser der Schnecke und dem Schneckenrad ein Kegelrad (glaub so heisst das) haben um das Schraubergetriebe um 90° zur Schnecke versetzen zu können.

      Der "Körper" des Bots soll ja nur 100-150mm lang sein o_O




      Also was ich mir jetzt so gedacht habe, wäre neben dem Schraubergetriebe, die Schnecke mit einer 1:16 Untersetztung.
      Das macht eine Gesamtuntersetzung von 1:576.
      Wenn die Motoren ein Drehmoment von 0,2Nm haben, macht das ein Gesamtes Drehmoment von 115,2Nm.
      Und das bei einer Geschwindigkeit von (mit meinem vorerst geplanten Motor) 20,49U/min.

      Habe ich das jetzt soweit richtig? *hoff*


      Heiko, die Elektronik für den Heber bau ich mir selber, dafür suche ich mir noch die passenden Leistungsteile raus. Wird auch noch ein Akt, aber das wird wohl. Und wenn ich auch MOSFET's dafür verwenden muss.
      Die FET's auf meinen FR können (bei passender Kühlung ;) ) ~80A Ab.
    • Original von Shaleen
      ...Also was ich mir jetzt so gedacht habe, wäre neben dem Schraubergetriebe, die Schnecke mit einer 1:16 Untersetztung.
      Das macht eine Gesamtuntersetzung von 1:576.
      Wenn die Motoren ein Drehmoment von 0,2Nm haben, macht das ein Gesamtes Drehmoment von 115,2Nm.
      Und das bei einer Geschwindigkeit von (mit meinem vorerst geplanten Motor) 20,49U/min.
      Habe ich das jetzt soweit richtig? *hoff*...


      Ich gebe zu daß ich nicht nachgerechnet habe (welchen Wirkungsgrad hast du berücksichtigt?), aber mein "Bauchgefühl" sagt mir daß die 1:16 Schnecke etwas knapp kalkuliert ist, ich würde die doppelte Untersetzung nehmen, dann hast du noch etwas Reserve. Wie stabil die Zahnräder sein müssen kann man auch ausrechnen, aber auch hier sagt mir mein Gefühl daß du mit Modul 1 bis 1,5 noch etwas Reserve hast. Gut wäre es auch die Schneckenwelle an beiden Enden zu lagern, damit sie sich nicht vom Schneckenrad wegdrücken kann.

      Gruß Dirk
      haben ist besser als brauchen
    • Nehmen wir die 5 Nm des Akkuschrauber (siehe Heikos Statement) mal 16 (von der Untersetzung des Schneckengetriebes) so komme ich auf ein Drehmoment von 80 Nm. Nur das Nominaldrehmoment des Motors mit der Gesamtuntersetzung zu multiplizieren wird doch ein wenig ungenau. Da muss man den Wirkungsgrad der einzelnen Getriebestufen (reibungsverluste) mit berücksichtigen, was aber nicht schwierig ist, wenn man den Wirkungsgrad den kennt....

      Für billig Akkuschrauber mit zweistufigen Getriebe würde ich einen Getriebewirkungsgrad von ca. 85-90% ansetzen. Der Wirkungsgrad des Schneckengetriebes ist deutlich schlecher und dürfte bei ca. 50% liegen. Das Kegelradgetriebe mit 1:1 liegt bei ca. 95%. Jetzt müsste man noch die Reibungsverluste in den Kugellagern mit einrechnen (Wirkungsgrad von Rillenkugellagern ca. 96%). Alles muss natürlich sauber aufgebaut und verarbeitet sein, sonst kommen noch deutliche Verluste dazu.
      Rechnen wir jetzt mal: Nominaldrehmoment des Motors 0,2Nm * 36 * 0,85 = 6,12 Nm an der Abgangswelle des Akkuschraubers. Weiter gehts: 6,12Nm * 1* 0,95 = 5,814 Nm nachdem Kegelradgetriebe (ohne Kugellager). 5,814 Nm * 16 * 0,5 = 46,512 Nm nach dem Schneckenantrieb! Doch deutlich weniger als Anfangs gedacht, überrascht mich selber.

      Vorschlag: Akkuschrauber und an dieses ein Stirnradgetriebe mit 1:16. Das hätte den Vorteil, dass du kein zusätzliches Kegelradgetriebe brauchst.
      Rechnen wir mal: 6,12 Nm *16 *0,9 = 88,12 Nm. Deutlich besser und mit weniger Bauteilen zu machen.
      ....ein Event muss her
    • Die Verluste sind schon verdammt krass! o_O


      Finde die Idee mit dem Stirnradgetriebe auch nicht schlecht. Allerdings ist dann die Selbsthemmung nicht mehr da.
      Ich meine, ich möchte eh versuchen die Steuerung mit dem Servo-IC zu realisieren, der steuert ja dann immer gegen...

      Allerdings glaube ich, der Aufbau mit dem Stirnradgetiebe ist viel leichter.




      Das Problem mit dem Stirnradgetriebe ist glaube ich, eine Untersetztung von min. 16:1 krieg ich nur 3-Stufig hin.

      Beim C gibt es maximal eine 3:1 Zahnradkombination und bei Maedler gibt es, soweit ich das gesehen habe, keine Zahnradkombinationen.

      Also ein Planetengetriebe mit einem dahintergebauten 3-Stufigen Getriebe stell ich mir auch Verlustreich vor...


      Was mich bislang auch noch stutzig macht ist diese Angabe:



      Also ich kenne mich (noch) nicht mit Schneckengetrieben aus, aber das sieht für mich danach aus, das die Schnecke bzw. das Schneckenrad in Fett getaucht sein muss, oder interpretiere ich das falsch?