Mechanische Kraft eines Antrieb ermitteln/schätzen

[Geistesblitz]

Genau die Motoren hab ich auch da
Ich hab mir mal die Gewindestangen im Baumarkt genauer angeguckt, die Edelstahlstangen haben meist eine ganz brauchbare Präzision. Mir wurde da mal ein Trick verraten, einfach zwei Muttern nehmen, eine raufdrehen und die andere dann vorsichtig gegen die andere Mutter drehen. Verkanten die Muttern sofort, ist das Gewinde Mist, lässt sich die erste Mutter mit der zweiten weiter drehen ist es gut. Dazu dann eine Messingmutter und das sollte dann als Spindelantrieb gut gehen.

Übrigens komm ich bei meiner Rechnung auf einen Idealwert von über 200kg, mit Einbeziehung der Reibungsverluste sollte davon aber noch zumindest die Hälfte übrig bleiben. Wenn ich die Formel F=2*Pi*M/s mit M: Drehmoment und s: Spindelsteigung nehm, erhalte ich 2060,88N. Mit ca. 75mm/min ist es aber dafür auch recht langsam. Vielleicht doch ein größeres Gewinde mit größerer Steigung verwenden?

[Kiam]

Ich wäre mit 15 kg schon voll zufrieden ...

Ich baue demnächst das Ganze in eine vernünftige und stabile Hebevorrichtung (mit 2 Teleskopschienen jeweils an den Seiten und an einer Holzkonstruktion befestigt. Querstrebe darüber und der Motor mit Gewindestange darunter. Im Keller fand ich noch Edelstahlstangen (20 cm lang) M16x1,5 mit Edelstahlmuttern.
Eine Idee das ganze zu verbinden - ohne das es gleich zerlegt - habe ich auch schon.

Das mit dem Gewindetest ist gut. Probiere ich dann aus und öle es gut ein.

Es soll langsam fahren, das ist beabsichtigt. Und dann will ich es genau wissen wieviel kg es wirklich schafft ohne den Motor zu quälen. Allerdings wird dabei der Strom ansteigen. Kann ich die Angabe im Datenblatt als max. Grenzwert nehmen ? Das heißt wenn der Strom darüber steigt dann bin ich über die Belastungsgrenze des Motors und er kann Schaden nehmen ? Also kann ich das max Gewicht danach bemessen wieviel Strom dieser dann zieht ?

[Klebwax]

Kann ich die Angabe im Datenblatt als max. Grenzwert nehmen ? Das heißt wenn der Strom darüber steigt dann bin ich über die Belastungsgrenze des Motors und er kann Schaden nehmen ?

Nicht wirklich. Der Strom selbst macht den Motor nicht kaput. Er wird entweder mechanisch z.B durch zu hohe Drehzahl über zu lange Zeit oder thermisch zerstört. Da schmilzt dann die Isolierung der Wicklung und er ist hin. Wenn man die Temperatur nicht misst, ist der Grenzfall schwer zu bestimmen.

Oft wird als Nennstrom ein Wert angegeben, bei dem der Motor im Dauerbetrieb bei freier Konvektion betrieben werden kann, ohne zu überhitzen. Manchmal findet man aber auch eine Einschaltdauer angegeben, so bei Fensterhebern, Rolladenmotoren und den meisten Haushaltsgeräten. Auch ein Akkuschrauber wird häufig im Überlastbereich betrieben. Den Extremfall wenn der Motor blockiert halten manche für Minuten aus. Je größer seine Wärmekapazität ist und je kälter er war, desto länger gehts gut.

Kurzzeitig kann man einen Elektromotor sicher 5 fach überlasten. Ich habe, wenn ich mich recht erinnere, mal bei Fensterhebern 10% ED beim angegebenen Nennstrom gefunden. Das klingt nach mehr als der 5 fachen Überlast. Da muß dann aber die Mechanik mitspielen.

MfG Klebwax

[Kiam]

Bei der Beschreibung des Motors steht:

"Stromaufnahme im Leerlauf: 0,19 A (max. 0,63 A unter Last)"

Das heißt ich kann den Motor mech. so stark belasten bis der Strom auf 0,63 A ansteigt und wenn ich dann nicht darüber gehe dann hält der Motor und Getriebe das im Dauerlauf aus. Wie sähe das dann aus bei PWM ? Wie soll ich dann den Strom messen ?

Eigentlich aber gut zu wissen dass kurzfristige mehrfache Überlast das nicht gleich zum Exodus führt.

Ich hoffe ich weiche damit nicht zu weit vom Thema ab, aber ich brauche das um zu wissen was dieser Getriebemotor leisten kann.

Ich plane die Frequenz der PWM (über den LM29 vorläufig auf 16 kHz anzusteuern. Um den Strom mit einem normalen Multimeter messen zu können bräuchte ich einen RC-Tiefpass mit einer Grenzfrequenz von 1,6 kHz (richtig ? Grenzfrequenz 10 fach niedriger ansetzen ?). Wenn ich richtig gerechnet habe dann R=10 k und C=10 nF ... Nur, wo hänge ich das Ganze am besten an ?

Sorry, ich habe nicht soviel Ahnung.

[Geistesblitz]

Eigentlich dürfte der Motor durch seine Induktivität den Strom schon glätten, wirklich sicherstellen lässt sich das aber nur mittels Oszilloskop. Sind 15kg wirklich die maximale Last? Das dürfte der Motor ohne Probleme mitmachen und dabei auch nicht wirklich viel Strom ziehen. Anhand der Kennlinie lässt sich das sogar herausfinden, nehmen wir mal deine 15kg zugrunde, das über die Spindelübersetzung aufs Motormoment umgerechnet ergibt gerade mal 0,03Nm, selbst wenn man annimmt, dass die Reibung nochmal so viel Drehmoment braucht, sind es nur 0,06Nm. Wenn man dann mal in die Kennlinie des Motors guckt, kommt man vielleicht irgendwo bei 0,25A raus. Das Datenblatt widerspricht sich da aber auch ein wenig, in den Daten steht No-Load Current 0,08A, in der Kennlinie siehts mehr nach 0,2A aus. Eine Stromüberwachung macht trotzdem Sinn für eine Blockiererkennung beispielsweise. Sowas ohne Oszilloskop zu implementieren wird aber sicher abenteuerlich.

[White_Fox]

Bei PWM-Steuerung hängst du noch eine Diode rein-und gut ist. Die Inuktivität des Motors glättet den Strom dann, sodaß dieser (vom Rippel abgesehen) einigermaßen konstant ist. Auf die Anzeige deines Multimeters kannst du aber in diesem Fall pfeifen. Je nach Ausführung und Preis des Multimeters kannst du frequente Ströme/Spannungen komplett vergessen, und dieses Dilemma fängt schon im unteren 100Hz-Bereich an.

Fangen wir anders herum an: 0,63A und 12V ergeben eine Leistungsaufnahme von 7,56W. Wir vereinfachen die ganze Geschichte, und ziehen davon einfach die Leerlaufleistung ab, die beträgt (12V*0,19A) 2,28W. Dann bleiben dir also als Nutzleistung 5,28W übrig.

Deine 60U/min -> 1U/s. Daraus folgt dann ω=2π*1U/s=2π.
Deine mechanische Leistung berechnet sich zu P=M*ω (M=Drehmoment), daraus folgt dann für dein Drehmoment: Mmax=5,28W/2π=0,84Nm.

Ich würde das noch ein wenig abrunden um auch noch die Getriebeverluste mit einzubeziehen, und dann weißt du was du dm Motörchen maximal zumuten solltest. Viel ist es nicht, und wenn ich mir die erste Threadseite nochmal durchlese wirst du über deiner Gewindestange nochmal fette Verluste einfahren.

Mist, Geistesblitz war schneller...

[Manf]

Spindelübersetzung ... selbst wenn man annimmt, dass die Reibung nochmal so viel Drehmoment braucht ... ... noch ein wenig abrunden um auch noch die Getriebeverluste mit einzubeziehen

Die Getriebeverluste in dieser Größenklasse mit Leistung und Stufenzahl liegen bei knapp 50%, und das ist immerhin ein für den Zweck konstruiertes Teil. Das deckt sich zufälligerweise recht genau mit dem für den Motor angegebenen Moment von 0,41Nm, geteilt durch das verlustfrei berechnete Moment von 0,84Nm. (51%)
Die Spindel ist eine Eigenkonstruktion aus nicht für den Zweck optimierten Teilen. Die Verlauste werden in dem Teil entsprechend höher liegen, wie gesagt eher bei 75-90%.
Es ist sicher ein Erfahrungsgewinn einmal Getriebemotoren unterschiedlicher Leistung und Übersetzung (Stufenzahl) bezüglich ihrer Verlauste zu betrachten.

Für die Aufgabe hier nur die Anmerkung: Die Verluste sind eher etwas höher als die geschätzten Werte.

[Kiam]

Erstmal Vielen Dank für eure Antworten!

Wenn ich meine "Hebebühne" gebaut habe gibts natürlich auch ein Bildchen und Ergebnisse.