Chia sẻ cách tính toán công suất động cơ

**hovafa** · 05-18-2014, 05:29 AM

Trong cuộc chơi của mấy anh Cơ Điện Tử như chúng ta thì đôi cũng cần bỏ các tụ điện, điện trở,... sang một bên mà lấy bút, giấy ngồi tính động học cho cơ cấu máy. Hôm nay nhân dịp cuộc thi đua xe MCR sắp tới do ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật tổ chức, mình xin giới thiệu công thức tính toán phụ thuộc giữa vận tốc, công suất động cơ và tải trọng xe. Do là sinh viên, nếu có sai sót xin đàn anh góp ý và chỉ giáo. Nhóm mình (chỉ là nhóm khách mời, không thuộc trường trên) tham gia với tinh thần học hỏi và vui chơi, không quan trọng thắng thua nên rất muốn giao lưu bạn bè kỹ thuật gần xa để chia sẻ kinh nghiệm.

*Gọi:
- P(N): Trọng lượng toàn xe.
- Fms(N)=P*u= 0.4*P là lực ma sát. Ở đây u là hệ số ma sát, do bánh xe là cao su tiếp xúc đường trơn nên chọn giá trị bằng 0.4, tra ở bảng dưới.
- P1(w): công suất động cơ cho phép có ghi trên nhãn động cơ (về mặt điện học thì P1=U*I, ở đây ta ko đề cập tới điện).
-F(N): lực để đẩy toàn bộ xe chạy.
-W(J):Công thực hiện.
-S(m): Quãng đường chạy.
-v(m/s): vận tốc tối đa đạt được ứng với công suất và khối lượng.

*Bắt đầu:
Định nghĩa cơ bản: Công suất là lượng công(J) thực hiện trong 1s.(w=J/s).
Vậy trong 1s, công thực hiện được là: W=P1=F*S => F=P1/S.
trong 1s, muốn xe có thể chạy thì: F>Fms <=> P1/S > 0.4*P (1)
Câu trên kèm công thức có thể phát biểu bằng lời như sau: tỉ số giữa công suất trên quãng đường chạy được trong 1s phải lớn hơn lực ma sát.

*Chú ý cụm "quãng đường chạy được trong 1s" đây rõ ràng là vận tốc v(m/s).

Vậy (1) <=> P1/v >0.4*P => P1(w)>0.4*v*P =0.4*m*g*v (2).

[IMG]http://*************/attachments/31968/[/IMG]

[IMG]http://*************/attachments/31971/[/IMG]

Tóm lại, (2) là công thức để ta chọn công suất động cơ cho phù hợp với trọng lượng và vận tốc tối đa cho trước. Tùy theo yêu cầu bài toán liên quan lập trình xử lý chip, ta sẽ chọn v(m/s) cho phù hợp.

Thân ái!

View more random threads:

**boylangtu** · 01-25-2015, 09:06 PM

mình thấy chủ đề này hay nè, nhưng mình đang thắc mắc thêm về momen của động cơ, tính momen cần thiết của động cơ để xe chạy là như thế nào, mong các bạn chia sẻ!

**inoxsangtrong** · 01-26-2015, 09:09 AM

Khó ngủ lại thấy cái quen quen nên cũng muốn nhắc lại..., nó rất có ích cho những người nhiều tiền, nghèo kiến thức, giàu kinh nghiệm hay làm lụi, làm đại, không được thì sửa, chừng nào chạy thì thôi, hên sui...fb

Tính kĩ thì cần đến momen xoắn nhưng để dễ hiểu về nó thì nói qua việc vặn ốc, khi cầm tay vặn cái tuoc no vit (bake) để vặn một cái ốc (bù lon) sẽ có vài điểm sau:

Vặn càng mạnh càng dễ xoay ốc.

Tuoc no vit càng dài thì vặn càng nhẹ nhưng nguy cơ gãy tuoc no vit cao hơn.

Vặn từ từ sẽ tác dụng tốt hơn vặn nhanh.

Nếu khó hiểu hãy tưởng tượng cái than tuocnovit (bake) là một cái lò xo dài thì sẽ dễ hiểu mấy đặc điểm trên hơn.

Vặn càng mạnh sẽ đủ tác động làm xoắn lò xo từ trên xuống dưới chỗ con ốc, vặn yếu hay không vặn thì không có tác dụng này.

Khi vặn con ốc bằng lực xoay F, thì bản than con ốc do ma sát nên cũng có xu hướng vặn cái lò xo bằng phản lực Fms=F xoay quanh vị trí tay cầm, lò xo càng dài thì momen này càng lớn (M=Fxd) và sẽ tác động đến bản than lò xo mạnh hơn. Tuy nhiên xét về phía tay vặn thì khi masat của con ốc là cố định trước, nếu lò xo dài (d lớn) thì chỉ cần vặn một lực F nhỏ cũng đủ để sinh ram omen cần thiết thắng momen do ma sát cố định trước của con ốc.

Vặn từ từ, do lien kết giữ các mắt lò xo (độ cứng) sẽ truyền tác động xoay từ trên xuống dưới, mất một khoảng thời gian nào đó. Nếu thời gian này tương đối dài thì sự truyền tác động xoắn sẽ xuống đến nơi con ốc và chỉ cần dịch chuyển con ốc xoay một khoảng ngắn (dễ dàng và đầy đủ), nếu thời gian này ngắn (do vặn nhanh), tác động sẽ ngược lại, sự truyền tác động xoắn sẽ không tới kịp, đầy đủ và cần phải xoay con ốc đi một khoảng xa hơn do tay vặn một góc xoay lớn hơn. Vì vậy tác động xoay sẽ giảm đi.

Trong chiếc xe thì trục motor (chủ động) sẽ xoay qua bộ truyền động (vd: xích-đĩa bánh răng) để quay trục bánh xe (trục bị động hay trục làm việc) và bản than mỗi trục sẽ có momen xoắn như miêu tả ở trên, trục motor xoay đĩa bánh răng, trục bánh xe xoay đĩa bánh răng gắn liền với bánh xe.

Cách tính các momen này là: T=9.55x10^6xP/n với: P>công suất (khả năng sinh công:kw), n: vận tốc xoay (vòng/phút).

Vậy momen này tính làm gì? >>Chỉ là một cách để tìm các đại lượng lien quan như P,n nếu biết trước và cần thiết.

Trường hợp xe này hay cái gì đó tương tự như mấy bộ truyền băng tải..., đơn giản thì cần làm các bước sau:

- Xác định trước vận tốc thẳng v của xích truyền (cũng là vận tốc xe chạy hay chính xác hơn là vận tốc dài của tâm bánh xe hoặc xe).

- Xác định lực kéo cần thiết F, tối thiểu là lớn hơn lực ma sát, tốt nhất là hơn vài lần (hệ số k).

- Xác định công suất trên trục làm việc (trục bánh xe): Fxv/(1000xu), u là hiệu suất truyền động do cấu tạo trên trục làm việc (vd: gồm hai gối đỡ lăn-bạc đạn, hiệu suất bộ truyền xích…khoảng 0.8-0.9).

- Xác định số vòng quay trên trục động cơ (trục chủ động): n1=60000xv/(zxt), z: số răng trên đĩa bánh răng, t :bước xích, mắt xích dài thì bước xích lớn).

- Xác định số vòng quay động cơ theo tỉ số truyền của bộ giảm tốc nếu có: n2=n1xu

Kết hợp các tính chất này lại sẽ tìm được motor phù hợp nhất.

**huong2211hd** · 01-27-2015, 04:42 PM

Thấy mấy bác tính hay quá rất nể kiến thức của các bác , mà sao công thức bọn Tây họ tính khác các bác ạ. Sưu tầm thấy mấy trang web này.

Tài liệu 1: Drive Motor Sizing Tutorial - RobotShop Blog

Trong đó f là lực ma sát

Nếu tính trên từng bánh xe (N là số bánh xe)

C

Công suất động cơ

Tài liệu 2: http://www.servomagazine.com/uploads/issue_downloads/pdf/Tips%20For%20Selecting%20DC%20Motors%20For%20Your% 20Mobile%20Robot.pdf

Cái này các bác thông cảm nó dài quá nên không trích được

Tài liệu 3: How to Select a motor? (Part 3) - How To Select A Motor

Cách tính cũng tương tự như trên

Không biết có gì sai không, có gì các bác chỉ bảo thêm nhé,

Chúc các bác vui

**pitias02** · 01-27-2015, 09:11 PM

Không khác gì, chỉ là biến đổi qua lại giữa các đại lượng. Trường hợp của bác là lên dốc (góc pi) và có gia tốc a (chuyển động biến đổi đều-nhanh hoặc chậm dần đều tùy a +/-), nếu bác cho pi=0,a=0 thì nó về trường hợp trên, vì thế tôi mới nói đơn giản là cho F lớn hơn Fms vài lần (k) là bao quát, mấy bài toán này cũng nhớ lại thưở xưa, luyện thi, tính toán tối ngày, nên không muốn nhắc lại nữa fb

. Cái cuối cùng nếu bác không hiểu hết w (omega) thì vẫn chưa ra được cái cần thiết, tính tiếp w=v/r để liên quan giữa P và v(vận tốc dài) hoặc tính w theo 360 độ (2pi) để tính theo số vòng quay n, rồi nó cũng quay lại chỗ tính momen theo P, n thôi.

**khuvucmuabannhadat** · 01-27-2015, 11:28 PM

Gửi bởi MI NU

Trong cuộc chơi của mấy anh Cơ Điện Tử như chúng ta thì đôi cũng cần bỏ các tụ điện, điện trở,... sang một bên mà lấy bút, giấy ngồi tính động học cho cơ cấu máy. Hôm nay nhân dịp cuộc thi đua xe MCR sắp tới do ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật tổ chức, mình xin giới thiệu công thức tính toán phụ thuộc giữa vận tốc, công suất động cơ và tải trọng xe. Do là sinh viên, nếu có sai sót xin đàn anh góp ý và chỉ giáo. Nhóm mình (chỉ là nhóm khách mời, không thuộc trường trên) tham gia với tinh thần học hỏi và vui chơi, không quan trọng thắng thua nên rất muốn giao lưu bạn bè kỹ thuật gần xa để chia sẻ kinh nghiệm.

*Gọi:
- P(N): Trọng lượng toàn xe.
- Fms(N)=P*u= 0.4*P là lực ma sát. Ở đây u là hệ số ma sát, do bánh xe là cao su tiếp xúc đường trơn nên chọn giá trị bằng 0.4, tra ở bảng dưới.
- P1(w): công suất động cơ cho phép có ghi trên nhãn động cơ (về mặt điện học thì P1=U*I, ở đây ta ko đề cập tới điện).
-F(N): lực để đẩy toàn bộ xe chạy.
-W(J):Công thực hiện.
-S(m): Quãng đường chạy.
-v(m/s): vận tốc tối đa đạt được ứng với công suất và khối lượng.

...

Những cái bạn nêu hình như mới là đặc tính cơ của tải. Nếu để tính bài bản quan hệ vận tốc, gia tốc và cách điều khiển động cơ cần kết hợp cả đặc tính cơ của động cơ điện nữa, mỗi loại động cơ lại có đặc tính cơ khác nhau. Chắc là lí thuyết truyền động điện áp dụng được trong trường hợp này muốn ( muốn nhanh thì đọc chương 4 luôn) http://123.25.71.76/cntt/userfiles/file/bai%20giang%20truyen%20dong%20dien%28BV%29.pdf:

**nguyensonads** · 01-28-2015, 05:59 AM

Gửi bởi longma

Không khác gì, chỉ là biến đổi qua lại giữa các đại lượng. Trường hợp của bác là lên dốc (góc pi) và có gia tốc a (chuyển động biến đổi đều-nhanh hoặc chậm dần đều tùy a +/-), nếu bác cho pi=0,a=0 thì nó về trường hợp trên, vì thế tôi mới nói đơn giản là cho F lớn hơn Fms vài lần (k) là bao quát, mấy bài toán này cũng nhớ lại thưở xưa, luyện thi, tính toán tối ngày, nên không muốn nhắc lại nữa fb

. Cái cuối cùng nếu bác không hiểu hết w (omega) thì vẫn chưa ra được cái cần thiết, tính tiếp w=v/r để liên quan giữa P và v(vận tốc dài) hoặc tính w theo 360 độ (2pi) để tính theo số vòng quay n, rồi nó cũng quay lại chỗ tính momen theo P, n thôi.

Đọc mãi mà không thấy cái bác nói đến: góc pi ( $\pi$ ) ...nó nằm ở đâu, hay bác định nói đến góc theta ( $\theta$ ) mà nếu cứ cho là nó bằng 0 đi nữa cũng không giống công thức ở trên bác ạ.

Bác còn nói đến cho a=0 chắc bác đang đề cập đến gia tốc mà nếu xe đang đứng yên không cấp cho nó gia tốc ban đầu làm sao nó chạy được bác nhỉ ? học vật lý lâu nên chắc quên nhiều chỉ nhớ mang máng là nếu không có gia tốc (không có lực ) vận sẽ giữ nguyên trạng thái ban đầu nghĩa là đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều

Còn lực ma sát ở đây dân Tây họ vẽ cùng chiều với chuyển động của xe,thấy cũng hợp lý bánh xe quay mà không có ma sát với mặt đường thì xe không chạy được giống như bị trượt vậy ...diễn theo nghĩa này lực ma sát sẽ làm cho xe chuyển động... mà cũng không thấy họ đề cập đến cách tính lực ma sát ....hay họ vẽ sai bác nhỉ

Để bác tiện tham khảo đây là đoạn trích trong trang web trên:

"In order for the robot not to slide down the incline, there must be friction between the wheel and the surface. The motor in a heavy truck may be able to produce 250 horsepower and significant torque, but we have all seen (in person or in video) large trucks simply spinning their wheels as they fall backwards on an icy street. It is friction (f) that “produces” the torque."

À mà như theo cách của bác lực ma sát tính như thế nào bác nhỉ ?

**canhquanhoanggia** · 01-28-2015, 10:23 AM

Mấy cái này không cần Tây gì bác ơi, mới là phần cơ học, nó là phổ thông trung học thôi. Trong cái công thức trên mgx=-mgsin(thera) mới đúng, bác biến đổi và chú ý thứ nguyên (đơn vị tính) nữa nhé, vd: p=A/t=F*s/t=f*v, v=n*R, n(vòng/phút)=n*2*3.14/60 (rad/s)....Đương nhiên phải có a, phải có momen mở máy lớn hơn momen tải, hay F kéo phải lớn hơn fms,...nhưng ở đây chỉ cần quan tâm đến vận tốc trung bình v thôi. Lực f mà họ vẽ đó thực ra là lực phát động, bánh xe tác động vào mạt phẳng thì mặt phẳng se có phản lực ngược lại bằng về độ lớn để xe chạy. Tính lực ma sat thì F=k.N, N là phản lực vuông góc, vd trường hợp nghiêng như trên thì N=mgy=mgcos(góc nghiêng) (tên gọi là gì cũng được), k là hệ số ma sát tùy theo mặt phẳng.
Tôi cũng cố xem bác định hỏi đùa hay thật nhưng tôi nghĩ bác hỏi thật,

ngạc nhiên nữa là phải xem ở các web Tây mới được.
Nếu thích bác thử trả lời cái này xem: con ngựa kéo xe ngựa nếu theo chuyện lực và phản lực thì chẳng có cái nào chạy được nhưng rồi nó vẫn kéo chạy, sao vậy?
Nếu bí thì đúng là bác hỏi thật, rất ngạc nhiên.fb

**thuytien308** · 01-28-2015, 01:07 PM

Gửi bởi longma

Mấy cái này không cần Tây gì bác ơi, mới là phần cơ học, nó là phổ thông trung học thôi. Trong cái công thức trên mgx=-mgsin(thera) mới đúng, bác biến đổi và chú ý thứ nguyên (đơn vị tính) nữa nhé, vd: p=A/t=F*s/t=f*v, v=n*R, n(vòng/phút)=n*2*3.14/60 (rad/s)....Đương nhiên phải có a, phải có momen mở máy lớn hơn momen tải, hay F kéo phải lớn hơn fms,...nhưng ở đây chỉ cần quan tâm đến vận tốc trung bình v thôi. Lực f mà họ vẽ đó thực ra là lực phát động, bánh xe tác động vào mạt phẳng thì mặt phẳng se có phản lực ngược lại bằng về độ lớn để xe chạy. Tính lực ma sat thì F=k.N, N là phản lực vuông góc, vd trường hợp nghiêng như trên thì N=mgy=mgcos(góc nghiêng) (tên gọi là gì cũng được), k là hệ số ma sát tùy theo mặt phẳng.
Tôi cũng cố xem bác định hỏi đùa hay thật nhưng tôi nghĩ bác hỏi thật,

ngạc nhiên nữa là phải xem ở các web Tây mới được.
Nếu thích bác thử trả lời cái này xem: con ngựa kéo xe ngựa nếu theo chuyện lực và phản lực thì chẳng có cái nào chạy được nhưng rồi nó vẫn kéo chạy, sao vậy?
Nếu bí thì đúng là bác hỏi thật, rất ngạc nhiên.fb

Bác thông cảm nhé, tiếng Việt thì khó tìm ra hình để trao đổi học hỏi nên đành phải dùng trang web của Tây vậy vì nó có hình và công thức khá rõ ràng chứ nói đến kỹ thuật mà không có công thức, trong chủ đề mà dùng toàn chữ với chữ luôn cũng không hay lắm, dễ dẫn đến hiểu lầm rồi lạc đề mất.

À mà bác cũng chưa cho được công thức cụ thể nhỉ, nhưng thôi không sao mình cũng tìm ra được rồi. Nếu bác có quan tâm thì đây nguồn: Basic Dynamics of Ground Vehicles - National Instruments

Với các giả định:

Lực ma sát:

Và suy ra

Nghe cũng lằng nhằng quá nhỉ, đúng là Tây.

Còn đây là bài toán tương tự nhưng giải cách khác của GSTSKH Đỗ Sanh trong quyển bài tập động lực học

[IMG]http://*************/attachments/49408/[/IMG]

Cách giải có thể tham khảo trong cuốn sách này

Về câu đố của bác,

Gửi bởi longma

...Nếu thích bác thử trả lời cái này xem: con ngựa kéo xe ngựa nếu theo chuyện lực và phản lực thì chẳng có cái nào chạy được nhưng rồi nó vẫn kéo chạy, sao vậy?
Nếu bí thì đúng là bác hỏi thật, rất ngạc nhiên.fb

Bác up lên chủ đề mới xem có ai hào hứng không chứ để ở đây làm loãng chủ đề chính mất làm chủ thớt rất buồn.

À mà đây là bài viết cuối của mình trong chủ đề này kẻo lại lan man đi ra khỏi chủ đề chính thì nguy.

Chúc mọi người vui

**gameonline10** · 01-28-2015, 04:52 PM

Do những cái này qua lâu lắm rồi bác Concept, nếu cần thiết thực sự thì nên tra cứu lại từ rất nhiều tài liệu chính thống, đầy đủ vì vậy khi diễn giải lại chi tiết tôi thấy ngại vì bác cũng không phải amator. Đồng ý là nhiều và rất nhiều thứ tôi biết được cũng từ Tây (qua tiếng Anh) nhưng cần phải có căn bản, nền tảng để xem nữa. Như bác không thấy cái sai nhỏ đầu tiên, rồi hỏi kĩ quá nên tôi không biết thật hay chơi, bác cần có căn bản về phân tích lực, về định luật newton, về phép chiếu, phương, chiều quy ước....trong cơ học cổ điển, rồi tra cứu cả kho tài liệu. Cái lằng nhằng ở đây mà bác không nói hay không hiểu là họ tính kĩ đến lực cản của gió, vòng xoáy không khí ở trước và sau xe, rồi tính riêng trên các bánh xe. Với những ứng dụng như làm mấy xe mô hình của chủ đề hay rộng hơn chút là băng tải với vận tốc trung bình nhỏ, sức cản ít thì không cần lắm. Phần quan trọng hơn ở đây là truyền động điện, cơ cấu truyền động, bác lưu ý mà tự xem thêm. Câu đố đó cho vui thôi chứ chắc chỉ có học sinh phổ thông mới hào hứng trả lời.
Tôi cũng không định căng thẳng, lan man cãi nhau với ai cả nên bác đừng lo loãng chủ đề.
Chúc vui nhé.fb