Методика тягового расчета мобильного робота с четырьмя приводными колесами. Выбор тяговых двигателей и редукторов

В данном расчете рассматривается мобильный робот с четырьмя приводными колесами. Каждое колесо такого робота оснащено индивидуальным электроприводом. Этот робот предназначен для движения в сложных условиях по неподготовленной поверхности, например, песчаные участки с низкой несущей способностью грунта, каменистые россыпи. В программу расчета заложено, исходя из возможностей двигателя, преодоление подъемов до 30 град. Данный робот потенциально, т.е. также по двигателю может преодолевать препятствия высотой, равной радиусу колеса. Следуя указаниям данной программы, в три шага Вы сможете рассчитать и проверить выбор электродвигателей и редукторв для задуманного Вами робота.

1 шаг (Оценка необходимой мощности двигателя)


Данные для расчета ( * - обязательно для заполнения)

Вес робота*, кг:
Расстояние между колесными осями*, см:  
Высота центра тяжести*, см:  
Диаметр колеса*, см:        
Скорость робота*, см/сек:



Результаты расчета (Используются для выбора электродвигателя):
Необходимая мощность эд.: Вт
Выберите двигатель, мощность которого соответствуют диапазону от: до Вт .


2 шаг (Выбор электродвигателя и расчет параметров необходимого редуктора)

В данном случае речь идет о механической мощности, т.е. мощности на валу двигателя. При выборе электродвигателя важно обращать внимание на его механическую характеристику. Характеристика электродвигателя должна быть жесткой. (См. рисунок ниже) Электродвигатели с мягкой характеристикой не подходят для мобильных роботов.
Данные электродвигателей обычно содержат номинальный момент, номинальную частоту вращения, стоповый момент и скорость холостого хода. К сожалению данные электродвигателей у различных изготовителей часто отличаются. Для выполняемого расчета необходимо всегда знать частоту вращения холостого хода и номинальный момент. Для номинальной частоты вращения и стопового момента в программе имеется два варианта. Первый, когда известна номинальная частота вращения, второй - стоповый момент. Если оба варианта существуют, может задаваться любой из них.
В программе анализируется мощность электродвигателя. Если эта мощность меньше чем необходимая или значительно больше, программа выдает соответствующее сообщение. В этом случае необходимо выбрать другой двигатель. Если двигатель подходит, программа рассчитывает далее минимальный крутящий момент и передаточное отношение редуктора и выдает их значения в текстовом поле результатов расчета
В соответствии с данными двигателя заполните формуляр.

Тип двигателя:     

Частота вращения холостого хода*, об/мин:  

Ном. частота*, об/мин   или   Стоп. момент*, Нм    
Номинальный момент*, Нм:  

Результаты расчета (Используются для выбора редуктора):
Фактическая мощность двигателя: Вт
Необх. передаточное отношение редуктора 1:
Выберите редуктор с передаточным отношением в интервале от до , имеющий номинальный момент больше или равно Нм.


3 шаг (Выбор редуктора)

Чаще всего применяются планетарные передачи. Иногда планетарные передачи можно выбрать в зависимости от диаметра редуктора. Ниже на рисунке показана данная зависимость, построенная по данным Maxon Motor. Необходимая область лежит между линиями 1 и 2.

После выбора редуктора заполните формуляр данных для дальнейшего расчета:

Формуляр данных для выбранного редуктора

Тип редуктора:            

Передаточное отношение* 1:

КПД, %:                   



Выбранные параметры и значения (Автоматически заполняется)

Тип двигателя:

Тип редуктора:
Передаточное отношение 1:
Диаметр колеса: см
Результаты расчета для заданного веса робота:
Вес робота:            кг
Скорость робота: см/сек , м/ч
Момент дв.:     Нм;   Обороты дв.:     об/мин
Момент ред.:   Нм;   Обороты ред.:    об/мин

Результаты расчета, где вес робота определяется для режима работы двигателя при номинальной мощности:
Max. вес робота:   кг
Скорость робота: см/сек , м/ч
Момент дв.:    Нм;   Обороты дв.:     об/мин
Момент ред.:   Нм;   Обороты ред.:    об/мин

Таблицы расчетов разработал В.Волов. Подробнее о расчетах мобильных роботов читайте в этой статье.


Оставить комментарий: