Перейти к содержанию

Какую скорость даст мотор-редуктор с колесом?

Обновлено Редакция GAW

Скорость колёсного робота считают от оборотов выходного вала мотор-редуктора и диаметра колеса. За один оборот колесо проходит длину своей окружности:

v=π⋅D⋅n60v = \frac{\pi \cdot D \cdot n}{60}

где v — скорость в м/с, D — диаметр колеса в метрах, n — обороты в минуту. Главная ошибка — подставить паспортные обороты холостого хода: под нагрузкой двигатель вращается медленнее.

Пример: Pololu 150:1 и колесо 32 мм

Pololu для мотор-редуктора 150:1 HP 6V даёт 210 об/мин без нагрузки и момент останова 2,4 кгс·см при 6 В. Механическая характеристика коллекторного двигателя — прямая от скорости холостого хода до момента останова (maxon), поэтому обороты при нагрузке M:

n=n0⋅(1−MMост)n = n_0 \cdot \left(1 - \frac{M}{M_\text{ост}}\right)
Нагрузка на валОборотыСкорость с колесом 32 мм
нет210 об/мин0,35 м/с
25 % момента останова (0,6 кгс·см)около 158 об/миноколо 0,26 м/с
50 % момента останова (1,2 кгс·см)около 105 об/миноколо 0,18 м/с

(наш расчёт по формулам выше, без учёта потерь в редукторе сверх паспортных). Pololu рекомендует держать ток коллекторного двигателя не выше 25 % тока останова, то есть 0,4 А. С учётом тока холостого хода 0,1 А это около 20 % момента останова — примерно 0,48 кгс·см (наш расчёт), чуть меньше нагрузки во второй строке.

Как подобрать редуктор под скорость

  1. Задайте нужную скорость и диаметр колеса и найдите требуемые обороты: n = 60 · v/(πD).
  2. Возьмите мотор-редуктор, у которого эти обороты получаются при рабочей нагрузке, то есть скорость холостого хода примерно на треть выше.
  3. Проверьте момент: сила тяги колеса — момент, делённый на радиус.

Передаточное число и момент на выходе редуктора считает калькулятор редуктора, обороты и ток под нагрузкой — калькулятор двигателя постоянного тока. Почему двигатель замедляется под нагрузкой, объясняет статья о механической характеристике, а запас по моменту и скорости — статья о выборе двигателя.

Похожие вопросы

Почему робот на батарейках едет медленнее расчёта?

Паспортные обороты даны для номинального напряжения, а под током батарейки и драйвер теряют часть вольт. Скорость холостого хода пропорциональна напряжению, поэтому при 4,8 В вместо 6 В она будет примерно на 20 % меньше.

Сколько тянет одно колесо?

Сила на ободе — момент, делённый на радиус. При четверти момента останова Pololu 150:1 (0,6 кгс·см) и колесе радиусом 1,6 см это около 0,375 кгс, примерно 3,7 Н (наш расчёт). На подъём и разгон нужна сила больше, чем на ровной поверхности.

Можно ли нагружать мотор-редуктор до момента останова ради большей тяги?

Нет: Pololu предупреждает, что остановка может повредить двигатель или редуктор, рекомендует ток не больше 25 % тока останова и мгновенный момент не больше 2 кгс·см. Если тяги не хватает, нужен больший редуктор или колесо меньше.

Источники

  1. Pololu. 150:1 Micro Metal Gearmotor HP 6V (item 2386) — 6 В: 210 об/мин и 100 мА без нагрузки, момент останова 2,4 кгс·см и ток 1,6 А (теоретические значения); передаточное число 150,58:1; рекомендуемый предел мгновенного момента 2 кгс·см для этих редукторов; для коллекторных двигателей рекомендуется ток не больше 25 % тока останова; колесо Pololu 32×7 мм на валу 3 мм
  2. maxon motor. Key information: maxon DC motor and maxon EC motor (May 2009 edition) — копия на сайте UBC; механическая характеристика — прямая от скорости холостого хода до момента останова; при смене напряжения сдвигается параллельно

Нашли ошибку?

Смотрите также