atualmedia

Dom Jul 23, 2006 12:40 am
Cálculo de Motor de Tração

Olá pessoal.

Estou me virando para calcular os parâmetros necessários para a tração do robô mas acredito que essa seja uma dúvida comum entre os colegas, então seguem algumas informações, peço que completem com sua experiência e me corrijam se cometer algum erro aqui:

Exemplo:
Dados de Entrada:
Massa(m): 55Kg
Ø da Roda(D): 100mm
Perímetro da Roda(Per): 2xPIxR = 2x3,14x0,05m = 0,314m
Velocidade Desejada(V): 5 m/s
Tempo para atingir a velocidade (t)= 1s
RPM necessária(n): (5m/s x 60)/0,314 = 956 min-1(min-1 = RPM)
Força necessária para atingir velocidade em tempo t(F): (m x V) / t = (55x5)/1 = 275 Kgf
Potência Necessária (N): Peso x Velocidade = 275 x 5 = 1375 Kgf/s (1375/75 = 18,3Cv; 1375 x 9,81 = 13489 W)
Momento Torçor(Mt): (N/n)x71620 = (18,3 / 956) x 71620 = 1371 Kgf.cm. Outra forma de calcular é F x R = 275Kgf x 5cm = 1375 Kgf.cm

Com as informações N,n e Mt você escolherá um motor que dará exatamente a velocidade que você escolheu se eu estiver correto. Se notar que o motor ficou muito grande (ocorreu com a nossa arma esse problema) tente utilizar uma redução, lembre-se que nesse caso você reduzirá RPM(n) e ampliará torque (Mt) mas não alterará a potência(N). Leve ainda em consideração as perdas em rolamentos e reduções que você fizer.

Aliás, alguém conhece um artifício mecânico para aumentar a potência oferecida por um motor?

Espero que tenha ajudado, desejo muito saber como as outras equipes calculam motores... Desejo também saber como conseguem robôs tão rápidos com motores tão pequenos, por mais que eu calcule, estou chegando a motores muito rápidos ou potentes para atingir uma velocidade razoável com o robô de 55Kg, quase sempre chego a motores impossíveis de achar no mercado.

Abraços a todos e até a próxima pessoal.

Leandro (Atualmedia)
Pentelhoz

Roberto2007

Ter Out 10, 2006 6:27 pm
Cálculo de Motor de Tração

Sinceramente essa é muito boa tambem é uma duvida insana que tenho constantemente. estou bem longe de torneio e combates ai porem assisto todo quanto é video que consigo. e fico tentando descobrir como eles buscam tal velocidade e com tanto torque? 

Estarei acompanhando esse topico para ver se obtenhamos respostas.

Vlw Amigo, otima pergunta creio que esclarecera a muitos.

bruno7

Ter Out 10, 2006 11:48 pm
Cálculo de Motor de Tração

Caras, eu faço outro calculo, e tbm gostaria de ser corrigido caso estiver errado. Mas cheguei a resultados mais coesos.
Seguinte:

è mais facil vc começar do motor q vc pretende usar. Por exemplo. vmaos pegar um motor GPB, que tem pra vender no site, e é muito usado.
Segundo a caracteristicas, já fornecidas, tanto pelosite da bosch quanto por outras revendedoras do produto, é obtido certos dados nominais:

Torque: 75 Ncm
Velociade: 3000 rpm
Pot: 245 Watts

portanto sgui o segui raciocinio:
Torque é momento, portanto = ForçaxDistancia
*Força= q o motor aguenta no eixo em condiçoes normais.
*Distancia= distancia que gera o momento, o raio do eixo do motor.
Portanto, 75=Fx0,6... F = 187.5 newtons.... passando pra kilos, passa a ser 18.75 Kg, devido ao fator da gravida... Força=MassaxGravidade.
Pq usar 0,6... veja bem, o torque é dado em N.cm.... portanto passei a distancia que estava em milimentros no desenho tecnico do motor para centimetros..

COntinuando:
com uma redução de 5:1, eu
Aumento 5 vezes a força...= 93.75 KG
e diminuo 5 vez a RPM...= 600 rpm

600 rpm = 600 rotações/min ... ou seja, 600 rot/60seg.... 
equivale a 10 rot/s...
Para eu transformar isso em velocidade de m/s ou Km/h e preciso ter medidas em metros... oq vai girar depois do sistema de redução é a roda que eu vou colocar no robo.. portanto tenho q considerar quantos metros vou percorrer com 1 giro da roda... ou melhor, em 10 giros da rodas, que são dados em apenas 1 segundo. Então a rotação é o perimetro da roda.
Ficando assim:

10 rot/s
10xPixDiametro_da_Roda(em metros)/s

com uma roda de 18 cm..eu tenhu 0,18 m de Diametro, então:

10x3,1415x0,18m/s
5,65m/s é a velocidade q eu vou ter no robo

Para passar para Km/h é só multiplicar por 3,6... portanto:

velocidade      = 20,3Km/h
torque gerado = 93,75 Kg

Cara espero q tenha clareado um poko.... e tbm espero q quem entenda melhor do assunto de uma força....
Vlwsssss

bruno_favoreto
Moderator

Qua Out 11, 2006 12:06 am
Cálculo de Motor de Tração

Bruno,

o que você fez está correto, mas o problema é que vc não fez tudo  

Você chegou a um valor correto da velocidade final gerada para um robô por um GPB, mas seus cálculos não usaram o torque para tirar nenhuma conclusão, e foi justamente isso que faltou.
Afinal, pouco importa se a velocidade FINAL do meu robô é 20Km/h 30Km/h ou 100Km/h, o mais importante é quanto tempo ele demora para atingir essa velocidade, ou melhor o que é ainda mais importante é a distância que ele percorre até atingir essa velocidade final.
Imagine um robô que tenha velocidade final de 15Km/h mas demore 15s para atingí-la, ou pior que precise de 30m acelerando para atingí-la. Isso seria um problema, já que nós lutamos em uma arena  e não numa pista para dragsters, né?  

Da próxima vez use o torque para calular a força exercida na periferia das suas rodas, analise a força de atrito presente e vc poderá tirar conclusões sobre a força que de fato faz o seu robô acelerar (F=ma), podendo calcular quanto tempo ele demoraria para atingir a velocidade final partindo do repouso.

Se tiver alguma dúvida, esses e e outros cálculos estão explicados no tutorial da minha equipe disponível em:

http://www.guerraderobos....etit&lid=69

bruno7

Qua Out 11, 2006 9:20 am
Cálculo de Motor de Tração

Massa velhu...
Q bom tu mostraste o caminho... agora vou correr atras disso para finalizar o calculo... realmente naum havia pensado nessa segunda parte... Bom, vivendo e aprendendo...
Muito obrigado.... serio memso....

Abraço

bruno7

Qua Out 11, 2006 11:38 am
Cálculo de Motor de Tração

Velhu.. to caçando aki no tutorial mas não acho por nada os calculos para complementar o raciocinio acima. E.g., não entendi o q vc flw sobre torque na periferia da roda. Como eu posso finalizar meus calculos. To caçando q nem loko tudo aki na net mas não acho como relacionar, torque-aceleração-potencia-etc.
Aguardo sua respota...
VLWsss

Lenz
Site Admin

Qua Out 11, 2006 1:20 pm
Cálculo de Motor de Tração

Bruno7, não confunda torque com força.
Obviamente estão relacionados, mas torque = momento torçor , momento é igual a Força x Distância...

Como está utilizando uma redução de 5:1 o Momento (torque) na saída da caixa de redução é 5 vezes maior que o momento do motor...

Portanto vc tem:

Torque na saída da caixa de redução = 5*75 = 375Ncm

O que o Favoreto disse foi que vc tem de calcular a força na periferia da roda de acordo com seu raio... Com uma roda de 9 cm de raio vc tem:

Força na periferia da roda = 375 / 9 = 41,66N

Considerando que a força de atrito da roda com o chao seja maior, vc pode calcular a aceleração de seu robô assim:

Força = Massa x Aceleração
41,66 = 55 * A
A = 0,75 m/s²

Teoricamente a velocidade final maxima do seu robo seria aproximadamente 5,7 m/s
Código:600 rpm = 10 rotacoes por segundo
raio da roda = 0,09 m
perimetro da roda = 0,57 m
velocidade = 10*0,57 = 5,7 m/s


Porem para atingir esta velocidade vc precisaria de 7,6 segundos...
Código:V = V0 + A*T
5,7 = 0 + 0,75*T
T = 7,6 segudos


Considerando que a arena tem 9m de lado... Vc leva cerca de 5 segundos para chegar ao a outro lado, atingindo portanto uma velocidade final de 3,7 m/s...

Código:S = S0 + V0*T + (A/2)*T²
9 = 0 + 0 + 0,375*T²
T = 4,9 segundos

V = V0 + A*T
V = 0 + 0,75*4,9
V = 3,67 m/s


Obviamente que são valores aproximados.. uma vez que foi considerado como um sistema ideal nao considerando nenhuma perda...

bruno7

Qua Out 11, 2006 2:18 pm
Cálculo de Motor de Tração

Ae Lenz... brigadaum cara... tinha travado geral na parte da força na periferia da roda, não tinha entendido o conceito.... Agora clareou de vezz....
Brigado velhu...
Flwsss

Leonardo3000

Sab Mar 28, 2009 11:28 am
Cálculo de Motor de Tração

atualmedia Escreveu:



Dados de Entrada:
Massa(m): 55Kg
Ø da Roda(D): 100mm
Perímetro da Roda(Per): 2xPIxR = 2x3,14x0,05m = 0,314m
Velocidade Desejada(V): 5 m/s
Tempo para atingir a velocidade (t)= 1s
RPM necessária(n): (5m/s x 60)/0,314 = 956 min-1(min-1 = RPM)
Força necessária para atingir velocidade em tempo t(F): (m x V) / t = (55x5)/1 = 275 Kgf
Potência Necessária (N): Peso x Velocidade = 275 x 5 = 1375 Kgf/s (1375/75 = 18,3Cv; 1375 x 9,81 = 13489 W)
Momento Torçor(Mt): (N/n)x71620 = (18,3 / 956) x 71620 = 1371 Kgf.cm. Outra forma de calcular é F x R = 275Kgf x 5cm = 1375 Kgf.cm


Desculpa a ignorancia pessoal, gostaria de saber no claculo de RPM o valor 60 é referente a q?
Outra coisa, no calculo de potencia, para descobrir os VC foi utilizado o valor 75, este se trata de uma constante de formula? E pra calcular a potencia em Watts tbm foi utilizado o valor 9,81 este é uma constante de formula? Caso nao sejam constantes, como descubro estes valores?

Muito grato!

Vetor
Moderator

Sab Mar 28, 2009 9:37 pm
Cálculo de Motor de Tração

Como a velocidade desejada é baseada no tempo em segundos e a rotação do motor é tratada em RPM (Rotações por minuto), multiplicamos pelos 60 segundos de um minuto.

Para obter o valor em CV a partir de Kgf/s e 1 CV é igual a capacidade de erguer 75 Kg a um metro de altura em um segundo, temos a divisão por 75. *No cálculo referente a potência é citada primeiramente como em N, mas na verdade é em W.*

9,81 é a constante relacionada a aceleração gravitacional da terra.

No mais, considerar outros cálculos como os que foram postados depois também é interessante. Mesmo com conceitos bem mais obvios da um bom resultado.