Forum: Mechanik, Gehäuse, Werkzeug Kurze Mechanikauffrischung bitte


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von J. T. (chaoskind)


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Moinmoin,

ich mache mir z. Zt. Gedanken darüber, wie man einen Leistungsprüfstand 
für Motoren bauen könnte, um Pedeleckonformität von Motoren zu 
überprüfen.
Diese dürfen eine Nennleistung von maximal 250W haben.

Leistung ist 2Pi mal Drehmoment mal u/s.


Das heißt bei ner angenehmen Drehzahl von 90upm=>1.5/s darf der Motor 
maximal 26.5Nm abgeben.

Man könnte nun eine Scheibe mit nem Radius von 1m an die Welle tüdeln 
und mit nem Seil ein Gewicht von ca 2.7kg
(26.5Nm/9.81äähhh wie war das noch 1N=1Kgm/s^2... naja 9.81der Einheit, 
die da Kg rauskommen lässt :D)
hochziehen lassen.

Ist das soweit richtig, wenn man davon absieht dass es ziemlich 
unpraktikabel ist, da der Motor unter anderem ne halbe Stunde laufen 
muss?


1.5m×2Pi macht übern Daumen 10m, dass heißt die 2.7KG würden ne halbe 
Stunde mit 10m/s, also 36km/h, also 18km hochgehoben werden. Da bräuchte 
man nen tiefes Loch und immer noch nen MtEverest um den Motor 
draufzustellen.

Macht man den Scheibendurchmesser kleiner, muss man nicht mehr so 
hochheben aber das Gewicht wird entsprechend schwerer.
Geht man mit dem Radius auf 10cm runter müsste das Gewicht schon 27kg 
wiegen aber immer noch 1.8km gehoben werden.
Bei Faktor 100 kleiner wird die 1cm Welle vermutlich schon ganz schön 
laut stöhnen unter der Last der 270kg. Und es wären immer noch 180m zu 
heben.


Was wäre eine praktikable Möglichkeit?

Wie kann man mit einer Bremse so dosiert bremsen, dass man ein 
konstantes Drehmoment aufrecht erhält?

Könnte man nicht auch "einfach" mit nem Generator bremsen, und 
entsprechend der generierten Spannung Strom verheizen?

Vielen Dank im Voraus und nen guten Rutsch in ein hoffentlich normaleres 
2021
Chaos.

von MaWin (Gast)


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J. T. schrieb:
> Ist das soweit richtig

Nein.

Die Spitzenleistung darf höher sein.
Nennleistung ist eine Durchschnittsleistung.

von J. T. (chaoskind)


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MaWin schrieb:
> Die Spitzenleistung darf höher sein.

Das ist zwar richtig, war aber nicht die Frage.
Die Spitzenleistung ist unbeschränkt. Geprüft wird nachEEN 85 oder so 
ähnlich. Die Nummer zumindest ist 85.
Wobei auch da die Anwendbarkeit fragwürdig ist,  da unter Punkt 1.3 
(Anwendbarkeit der Vorschrift) steht:
Die Vorschrift ist für Motoren anzuwenden, die als einziger Antrieb 
verbaut sind.(Frei nach Gedächtnis zitiert) zu finden wenn man nach 
"Prüfvorschrift 85 Pedelec" sucht/googelt.

Ein Pedelec wird aber schon per Definition nicht ausschließlich durch 
den Motor angetrieben, somit schließt die Vorschrift eigentlich aus, für 
Pedelecs angewendet zu werden, aber ich bin kein Jurist.

Bitte zurück zur mechanischen Frage. Für die Diskussion der Rechtslage 
sind wir im falschen Forum.

: Bearbeitet durch User
von MaWin 2 (Gast)


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J. T. schrieb:
> Könnte man nicht auch "einfach" mit nem Generator bremsen, und
> entsprechend der generierten Spannung Strom verheizen?

Genau so. Du kannst durch verändern des Heizwiderstandes (besser ist 
eine elektronische Last mit mehreren Transistoren) auch andere 
Leistungen abfragen. Dadurch bleibt man flexibel.
Und du kannst E-technisch alles bequem nachrechnen (Wirkungsgrad des 
Generators berücksichtigen).

von wendelsberg (Gast)


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J. T. schrieb:
> Könnte man nicht auch "einfach" mit nem Generator bremsen, und
> entsprechend der generierten Spannung Strom verheizen?

Natuerlich. Tausende Pruefstaende sind so aufgebaut.
Bei denen ist auch die noetige Messtechnik nicht sehr kompliziert. (Je 
nach Genauigkeitsanforderungen)

Prinzip Nr.2 ist, soweit ich weiss, die Verwirbelung von Wasser.

wendelsberg

von J. T. (chaoskind)


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MaWin 2 schrieb:
> Genau so. Du kannst durch verändern des Heizwiderstandes (besser ist
> eine elektronische Last mit mehreren Transistoren) auch andere
> Leistungen abfragen. Dadurch bleibt man flexibel.
> Und du kannst E-technisch alles bequem nachrechnen (Wirkungsgrad des
> Generators berücksichtigen).

Ich hab hier noch nen BLDC rumliegen, der hat 700kv (ich kann nichts 
dafür, so heißt die Drahzahlkonstante), sprich bei 700u/min generiert 
der 1V. Ist das eigentlich ne Effektivspannung oder ist das der 
Spitzenwert? Oder gar nur Spitze-Spitze?

Da müsste zumindest ein Getriebe vor, um auf halbwegs sinnvolle 
Drehzahlen am "Generator" zu kommen. Gleichrichten dann mit idealen 
Dioden... n paar 100W 1Ohm Widerstände fliegen auch noch rum und der 
Generator-BLDC ist für 5(Modellbau)KW gut.

Ich hab noch Riemenscheiben und Krams für ein 1:5 Riemengetriebe 
rumliegen. Wie hoch dürfte der Wirkungsgrad von sowas sein? 0.95? Besser 
schlechter? Und selbst damit käme ich nur auf 450Umin am Genrator, das 
wäre nichtmal 1 Volt....

von J. T. (chaoskind)


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wendelsberg schrieb:
> Prinzip Nr.2 ist, soweit ich weiss, die Verwirbelung von Wasser

Also quasi ein Drehungsdämpfer. Hatte ich auch kurz drüber nachgedacht, 
aber da bräuchte man vermutlich DMS um das Moment zu Messen, und das 
wird mir dann zu aufwändig für nen Hobbygebastel.

von Es ist wie es ist (Gast)


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Quark, man heizt Wasser auf und misst den Temperaturverlauf.

von Gossen (Gast)


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J. T. schrieb:
> Ich hab hier noch nen BLDC rumliegen, der hat 700kv (ich kann nichts
> dafür, so heißt die Drahzahlkonstante)

Korrekt wäre doch Kv=700 RPM/V

von J. T. (chaoskind)


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Es ist wie es ist schrieb:
> Quark, man heizt Wasser auf und misst den Temperaturverlauf.

Das erfordert ja "mehrfache Leistungsumwandlung" wird also auch nicht 
unbedingt genauer.

Es geht vor allem gar nicht darum, die Leistung zu messen, sondern den 
Motor mit einer konstanten Leistung zu belasten. Dafür dürfte die 
Aufheizmethode etwas zu träge sein.

von J. T. (chaoskind)


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Gossen schrieb:
> Korrekt wäre doch Kv=700 RPM/V

Ja das wäre die korrekte Angabe, danke.

von J. T. (chaoskind)


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J. T. schrieb:
> Es geht vor allem gar nicht darum, die Leistung zu messen, sondern den
> Motor mit einer konstanten Leistung zu belasten.

Natürlich muss auch dafür die Leistung gemessen werden, aber Ziel der 
Messung ist nicht, die Leistung des Motors zu kennen, sondern das Ziel 
ist, zu wissen dass der Motor mit 250W (oder welcher auch immer) 
belastet wurde.

von A. S. (achs)


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Einfach ist der "Pronysche Zaum".

Messen benötigt nur ein bisschen basteln und eine Federwaage, regeln 
etwas mehr (ein Servo z.b. um die Schrauben anzuziehen)

von J. T. (chaoskind)


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A. S. schrieb:
> Einfach ist der "Pronysche Zaum".

Interessantes Stichwort,  kannte ich in der Form noch nicht. Vom Prinzip 
her ähnlich wäre die Bandbremse mir noch geläufig.
Ich glaube aber, die sind nur auf dem Papier "einfach". Mit der Reibung 
ändert sich die Temperatur,  damit der Reibwert. Da müsste man ständig 
nachregeln. Da dürfte das nachführen des Stroms an nem 
Widerstand/elektronischen Last doch einfacher sein.

von Klaus-Peter R. (Gast)


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J. T. schrieb:
> ich mache mir z. Zt. Gedanken darüber, wie man einen Leistungsprüfstand
> für Motoren bauen könnte, um Pedeleckonformität von Motoren zu
> überprüfen.
> Diese dürfen eine Nennleistung von maximal 250W haben.

M.W. zählt die Leistung am Hinterrad und nicht die Leistung an 
irgendeiner Motorwelle. Oder bin ich falsch informiert?

von Es ist wie es ist (Gast)


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Wo ist da der wesentliche Unterschied?

von Udo S. (urschmitt)


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Es ist wie es ist schrieb:
> Wo ist da der wesentliche Unterschied?

Der Wirkungsgrad der Kraftübertragung

von A. S. (achs)


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J. T. schrieb:
> Ich glaube aber, die sind nur auf dem Papier "einfach". Mit der Reibung
> ändert sich die Temperatur,  damit der Reibwert. Da müsste man ständig
> nachregeln. Da dürfte das nachführen des Stroms an nem
> Widerstand/elektronischen Last doch einfacher sein.

Ja, wenn Du einen guten Generator/Bremse hast, ist das immer einfacher 
und Stand der Technik für Motorenprüfstände.

Der Vorteil des Zaums liegt in der einfachen und sehr genauen Messung 
unabhängig von Wirkungsgraden.

Die Hitze sollte kein Problem sein, wenn Du statt des inneren Rades 
einfach eine Büchse/Fass nimmst, die die Hitze relativ schnell und gut 
wegkühlt.

Das Nachregeln ist kein Problem, wenn der Zielwert nur +-10% genau sein 
muss: Dann reicht meist die Gangschaltung des Fahrrades.

von Es ist wie es ist (Gast)


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Udo S. schrieb:
> Es ist wie es ist schrieb:
>> Wo ist da der wesentliche Unterschied?
>
> Der Wirkungsgrad der Kraftübertragung

Du meinst eine rostige Kette?

von Werner (Gast)


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J. T. schrieb:
> Es geht vor allem gar nicht darum, die Leistung zu messen, sondern den
> Motor mit einer konstanten Leistung zu belasten.

und was willst du eigentlich messen?

von J. T. (chaoskind)


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Klaus-Peter R. schrieb:
> M.W. zählt die Leistung am Hinterrad und nicht die Leistung an
> irgendeiner Motorwelle. Oder bin ich falsch informiert

Ist laut der Prüfvorschrift vom Hersteller vorzugeben. Ich ging jetzt 
von  der Tretlagerwelle aus.

Werner schrieb:
> und was willst du eigentlich messen?

Ob der Motor sich bei bei Belastung mit 250W um mehr als 20°C erwärmt, 
bei einer Ausgangstemperatur von 25°C. Bzw genaugenommen um nicht mehr 
als 20   Grad erwärmt. Die Prüfvorschrift ist an der Stelle auch dezent 
hirnrissig, unter der Vorraussetzung dass der Gesetzgeber verhindern 
möchte, das jdm mit mehr als 250W unterwegs ist. Es heißt dort nämlich 
sinngemäß "bei Belastung mit 250W darf sich der Motor um nicht mehr als 
20 Grad erwärmen".
So gesehen könnte ich auch nen 100KW Motor verbauen. Wenn ich dem mit 
250W belaste, wird der vermutlich sogar einfach kühler, bei unseren 
jetzigen Aussentemperaturen.;-)

: Bearbeitet durch User
von A. S. (achs)


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J. T. schrieb:
> Werner schrieb:
>> und was willst du eigentlich messen?
>
> Ob der Motor sich bei bei Belastung mit 250W um mehr als 20°C erwärmt,
> bei einer Ausgangstemperatur von 25°C.

Also eine Messung nach UN-ECE-Regelung Nr. 85, wie sie für die 
Pedelecs/E-Bikes vorgeschrieben ist.

Dabei kannst Du doch wimre die Drehzahl im Bereich von 10% ändern, damit 
also die Leistung einregeln.

(wobei ich das ganze nie verstanden habe: Ja, der Motor darf bei 
Nennleistung nur maximal 45° nach 30 Minuten erreichen, ... aber bergauf 
darf er auch Stundenlang mehr leisten und beim Anfahren ein 
Vielfaches...?)

Falls Du nur einfach messen willst,... bei den Bikern gibt es doch diese 
Drehmoment-Trainings-Messgeräte, die die Leistung des Fahrers an der 
Kurbel messen.

von J. T. (chaoskind)


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A. S. schrieb:
> Falls Du nur einfach messen willst,... bei den Bikern gibt es doch diese
> Drehmoment-Trainings-Messgeräte, die die Leistung des Fahrers an der
> Kurbel messen.

Eigentlich auch ne schöne Idee, aber die Messkurbeln die ich so in 
unseren Katalogen gefunden hab, kosten auch mehr, als ich auszugeben 
bereit bin.

A. S. schrieb:
> UN-ECE-Regelung Nr. 85,

Genau die meinte ich. Wobei die sich ja eigentlich, wie ich weiter oben 
erwähnte, selbst ausschließt. Siehe 1.3 selbiger.

: Bearbeitet durch User
von Nasenbär (Gast)


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Letztlich ist es ganz einfach:
irgendeine Flüssigkeit in einem isolierten Behälter verwirbeln lassen 
und den Temperaturanstieg messen.
Zuvor ein elektrischer Widerstand zum Heizen da rein gebastelt. Dann 
einfach eine bekannte elektrische Leistung hinein gepustet und den 
Temperaturverlauf beobachtet. Kennlinenschar aufnehmen.
Das mach man an verschiedenen Leistungspunkten und bei verschiedenen 
Temperaturen und schon hat man was richtig gut vergleichbares!
Das Ganze kann man leicht aufbauen und die Reproduzierbarkeit dürfte 
recht hoch sein.
Also, der Ansatz mit der Wasserverwirbelung ist schon richtig gut!
Leicht aufzubauen und relativ universell verwendbar. Dazu braucht es 
aber auch noch eine Stopuhr :-), oder besser eine automatische 
Zeitsteuerung.

von J. T. (chaoskind)


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Nasenbär schrieb:
> Das Ganze kann man leicht aufbauen und die Reproduzierbarkeit dürfte
> recht hoch sein. Also, der Ansatz mit der Wasserverwirbelung ist schon
> richtig gut! Leicht aufzubauen und relativ universell verwendbar. Dazu
> braucht es aber auch noch eine Stopuhr :-), oder besser eine
> automatische Zeitsteuerung.

Da der Motor ne halbe Stunde laufen muss, muss die Isolierung wohl doch 
recht gut sein. Aber sicher bin ich mir nicht. Keine Erfahrung mit 
sowas. Aber mein Gefühl sagt mir das es ohne gute Isolierung nur 
Hausnummern werden, da man nur schlecht nachvollziehen kann, wo wann 
welche Wärme "verloren" ging.

P.S. ich bin übrigens hocherfreut über die, zumindest temporäre 
Entwicklung des Forums. Schon der 2te konstruktive Thread, an dem ich 
heute teilnehme.

von MaWin 2 (Gast)


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Nasenbär schrieb:
> und schon hat man was richtig gut vergleichbares!

Der Rührbecher verliert Wärme an die Umgebung und über seine 
Befestigungslaschen an den Prüftisch.
Da kommt hinten nur Murx raus. 💩

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