Ağırlığı kaldıran bir motor için gerekli torku anlama

Bu bana benim diğer torku ve step motorlar anlamaya çalışan bir devamıdır sorusu . Bir motorun küçük bir ağırlığı kaldırmak için üretilmesi gereken torku ve ilgili formülleri anlamaya çalışıyorum.

Sorumun ilk kısmı, bunu doğru bir şekilde hesaplayıp hesaplamadığımı doğrulamaktır:

Diyelim ki 450 gram ağırlığım var (kabaca yarım kilo), sonra onu çeken yerçekimi kuvveti:

$\begin{align} F &= ma \\ &= 0.450 \:\mathrm{kg} * 9.8 \:\mathrm{m}/\mathrm{s}^2 \\ &= 4.41 \:\mathrm{N} \\ \end{align}$

Dizim için, 5 cm yarıçapında motoru çeken bir milli bir step motorum varsa. Sanırım gereken tork:

$\begin{align} T &= Fr \\ &= F * 0.005 \\ &= 0.022 \:\mathrm{Nm} \\ \end{align}$

Şimdi bu ağırlığı taşımak istersem 0.022 Nm'den fazla tork verebilen bir step motor bulmam gerekiyor, değil mi?

Sorumun devamı, onu ne kadar hızlı hareket ettirebileceğimi görmek istersem, o zaman bir Tork hız eğrisine bakmam gerekiyor, değil mi?

Benim karışıklığım şudur: İhtiyacım olan torku elde etmek için yeterince yavaş hareket ettiğimden emin olmak zorunda mıyım yoksa bu eğri bu torka ihtiyacınız varsa, bu hızın üzerine çıkamayacağınızı söylüyor çünkü motor kazandı izin vermiyor musun?

Doğru konsepte sahipsiniz, ancak ondalık bir nokta atladınız. 5 cm = 0.05 m. 450 g kütlenizdeki kütle çekim kuvveti 4,4 N'dir, bu nedenle sadece yerçekimine ayak uyduracak tork (4,4 N) (0,05 m) = 0,22 Nm'dir.

Ancak bu, sistemi sabit durumda tutmak için mutlak minimum torktur. Kütleyi gerçekten hızlandırmak ve kaçınılmaz sürtünmenin üstesinden gelmek için hiçbir şey bırakmaz.

Gereken gerçek torku elde etmek için, bu kütleyi ne kadar hızlı hızlandırmak istediğinizi belirtmeniz gerekir. Örneğin, en az 3 m / s²'ye ihtiyacınız olduğunu varsayalım. Newton'un F = ma yasasını çözme:

(0,450 kg) (3 m / s²) = 1,35 N

Bu, sadece yerçekimini dengelemek için 4.4 N'ye ek olarak, 5.8 N yukarı doğru kuvvete ihtiyacınız olduğu anlamına gelir. 0.05 m yarıçapında, 0.28 Nm'lik bir tork ortaya çıkar. Biraz sürtünme olacak ve biraz kenar boşluğu isteyeceksiniz, bu nedenle bu örnekte 0,5 Nm'lik bir motor bunu yapacaktır.

Ayrıca, torkun bir motor için tek kriter olmadığını da unutmayın. Güç bir diğer önemli güçtür. Bunun için kütleyi yukarı doğru çekebilmek için en yüksek hızın ne olduğuna karar vermelisiniz. Örnek olarak 2 m / s diyelim. Yukarıdan, en yüksek yukarı kuvvetin 5.8 N olduğunu biliyoruz.

(5,8 N) (2 m / s) = 11,6 Nm / s = 11,6 W

Sürtünmeden kaynaklanan bazı kayıpları hesaba katarak ve biraz marj bıraktıktan sonra, motor minimum 15 W olarak derecelendirilmelidir.