Mäta motorkraft

[Tronics]

Hej,

Jag håller på med ett skolprojekt där jag ska mäta den maximala klippkraften i en batteridriven sekatör.
Istället för att göra ett fysiskt test tänkte jag att man kanske kan räkna fram detta teoretiskt!?
Enligt spec så är max effekt i sekatören 500W. Batteriet är på 14.4V 2.5Ah. Motorn gör 16500RPM.

Går det att utifrån 500W konvertera detta till Newton ?
Kan man räkna fram momentet på motoraxeln ?
Eller behövs det mer data ?

Brukar alltid få de bästa svaren i detta forum så hoppas på det bästa

MVH

[Klas-Kenny]

Svårt att göra några exakt korrekta beräkningar ifrån de siffrorna.


Fundamentalt så är ju effekt = vridmoment multiplicerat med varvtal (eller egentligen vinkelhastighet).

Så *om* den mekaniska effekten i motorn är 500 W vid 16500 rpm, så kan man enkelt beräkna vridmomentet på motoraxeln.
M= P/w = 500/((16500/60)*2*pi) = 0.29 Nm.

Sen måste man ju veta utväxlingen på allt annat för att beräkna klippkraften därifrån.



MEN, sen kommer också verkligheten ikapp.
Den angivna effekten på 500 W är förmodligen nominell elektrisk effekt på motorn. Den mekaniska effekten är desto lägre än så.
Sen har man mekaniska förluster i utväxling etc. Och så vet man inte säkert om de angivna 500 W faktiskt är vid 16500 rpm eller ens hur mycket sanning det ligger i dessa siffror.

Vill man ha ett rimligt exakt svar så kommer man nog inte ifrån att testa.
Men kan ju alltid vara kul att försöka räkna fram en bästa gissning, och sen se hur väl det stämmer överens med verkligheten.

[Tronics]

Svårt att göra några exakt korrekta beräkningar ifrån de siffrorna.


Fundamentalt så är ju effekt = vridmoment multiplicerat med varvtal (eller egentligen vinkelhastighet).

Så *om* den mekaniska effekten i motorn är 500 W vid 16500 rpm, så kan man enkelt beräkna vridmomentet på motoraxeln.
M= P/w = 500/((16500/60)*2*pi) = 0.29 Nm.

Sen måste man ju veta utväxlingen på allt annat för att beräkna klippkraften därifrån.



MEN, sen kommer också verkligheten ikapp.
Den angivna effekten på 500 W är förmodligen nominell elektrisk effekt på motorn. Den mekaniska effekten är desto lägre än så.
Sen har man mekaniska förluster i utväxling etc. Och så vet man inte säkert om de angivna 500 W faktiskt är vid 16500 rpm eller ens hur mycket sanning det ligger i dessa siffror.

Vill man ha ett rimligt exakt svar så kommer man nog inte ifrån att testa.
Men kan ju alltid vara kul att försöka räkna fram en bästa gissning, och sen se hur väl det stämmer överens med verkligheten.

Hej Klas-Kenny,

Visste att det skulle komma ett kvalificerat svar tack!
0.29Nm är vad jag också fått fram efter lite googling.

Det är fortfarande lite oklart för mig hur och i vilken enhet man egentligen mäter klippkraft.
Kanske är det endast vridmomentet som är intressant här.

MVH

[Klas-Kenny]

Den intressanta siffran om man ska prata vridmoment är ju just där käftarna på sekatören vrids, vilket kommer vara ett långt mycket större vridmoment än det på motoraxeln då det lär vara väldigt mycket nedväxlat (käftarna på saxen rör sig knappast i närheten av 16500 rpm).


Därifrån kommer ju klippkraften vara en linjär funktion av hur lång ut i käftarna man placerar det som ska klippas. Nära rotationscentrum ger större kraft än längre ut. Men den mest relevanta punkten kanske är "mitt i" käftarna, där de flesta klipp i verkligheten lär hamna. Och då är det alltså kraft i Newton som gäller.

[mrfrenzy]

500W på motorn är trolige vid maximalt varvtal, då är vridmomentet oftast reducerat och den mesta energin går till att upprätthålla det höga varvtalet samt friktionsförluster i transmissionen.
Du behöver mäta vridmoment (eller ström och hastighet) vid det låga varvtal som blir när man klipper genom en tjock gren. Först då kan man veta kraften.

Enklast är ju bara att hänga vikter i änden på sekatören tills motorn inte orkar längre.

[Tronics]

Den intressanta siffran om man ska prata vridmoment är ju just där käftarna på sekatören vrids, vilket kommer vara ett långt mycket större vridmoment än det på motoraxeln då det lär vara väldigt mycket nedväxlat (käftarna på saxen rör sig knappast i närheten av 16500 rpm).


Därifrån kommer ju klippkraften vara en linjär funktion av hur lång ut i käftarna man placerar det som ska klippas. Nära rotationscentrum ger större kraft än längre ut. Men den mest relevanta punkten kanske är "mitt i" käftarna, där de flesta klipp i verkligheten lär hamna. Och då är det alltså kraft i Newton som gäller.

Det stämmer ju alldeles korrekt, nu är sekatören även progressiv så att saxarna rör sig linjärt ihop med triggern(ungefär samma som på en manuell sekatör).
Ja mitten i saxarna är den relevanta punkten då det är där man ska placera sin gren.

Här finns en video på den från Bahco som jag kollar på.


Även en isärplockningsvideo där man kan se att sekatören har ett kugghjul där fram som driver saxen och 3 planetväxlar som är kopplade till motoraxeln.

[TomasL]

Kalkylator för att enkelt räkna fram vridmomentet
https://planetcalc.com/1908/
Motorn ska ha ca 0,29 Nm med de uppgifter som presenterats i första inlägget.
Med en verkningsgrad på säg 90% blir det då runt 0,25 Nm

[Tronics]

500W på motorn är trolige vid maximalt varvtal, då är vridmomentet oftast reducerat och den mesta energin går till att upprätthålla det höga varvtalet samt friktionsförluster i transmissionen.
Du behöver mäta vridmoment (eller ström och hastighet) vid det låga varvtal som blir när man klipper genom en tjock gren. Först då kan man veta kraften.

Enklast är ju bara att hänga vikter i änden på sekatören tills motorn inte orkar längre.

Ja det stämmer, enligt spec så står det 100W och max power 500W vilket betyder att 500W bör vara vid max varvtal.
Enligt spec är maximal klipp diameter 32mm, jag tog dock något mer rimligt som 23.3mm rundstav i furu.

Jag har mätt upp strömmen vid klipp i denna rundstav och får ett average på 4.15A.
FYI, den toppade på ca 22A innan den vände nedåt

Men du nämner även hastighet i kombination med strömmen ?

Det är ju bara det övre bladet som rör på sig men man skulle ju faktiskt kunna montera en lina i rörliga bladet, vända apparaten upp och ner och koppla på vikter tills den inte orkar stänga käften.

Mvh

[mrfrenzy]

Vad var varvtalet och spänningen när strömmen visade 22A?
Vet du det så kan du nog med hjälp av utväxlingen räkna ut kraften.

Mycket enklare givetvis att montera en lina och hänga på vikter.

[Tronics]

Vad var varvtalet och spänningen när strömmen visade 22A?
Vet du det så kan du nog med hjälp av utväxlingen räkna ut kraften.

Mycket enklare givetvis att montera en lina och hänga på vikter.

Varvtalet vet jag inte riktigt hur jag ska mäta ?

Nedan ser du mätresultatet där strömmen peakade.
Från vänster till höger: Tid, Spänning och ström.
Vid ca 0,32s peakade strömmen och spänningen var då 12,53V.

tid_spänning_ström.JPG

Skärmklipp från mätningen

Klipp i furu 23.3mm.JPG

MVH

[Tronics]

500W på motorn är trolige vid maximalt varvtal, då är vridmomentet oftast reducerat och den mesta energin går till att upprätthålla det höga varvtalet samt friktionsförluster i transmissionen.
Du behöver mäta vridmoment (eller ström och hastighet) vid det låga varvtal som blir när man klipper genom en tjock gren. Först då kan man veta kraften.

Enklast är ju bara att hänga vikter i änden på sekatören tills motorn inte orkar längre.

Uppdatering:
Jag har kört på metoden att hänga en vikt i det rörliga bladet tills att det inte klarar lyfta mer.
MEN hur räknar jag på detta nu, känns komplext?
Bladets totala rörelse är ca 32mm och den klarade lyfta hela 90kg.

Det kan väl inte betyda att sekatören gör 900 Nm ? Jag lyfter ju inte vikten 1 meter utan 0,032m.

Är det någon parameter som saknas ?

Mvh

[mrfrenzy]

Hur långt ifrån leden fäste du vikten?

Avståndet kallar vi för X. Exempelvis 0,03 meter.

Då blir vridmomentet i leden: 90 * 0,03 * 9,81 = 26,5 Nm

[ajje]

Betänk att det ska vara det horisontella avståndet från leden, inte något vinklat avstånd.

[Tronics]

Hur långt ifrån leden fäste du vikten?

Avståndet kallar vi för X. Exempelvis 0,03 meter.

Då blir vridmomentet i leden: 90 * 0,03 * 9,81 = 26,5 Nm

Betänk att det ska vara det horisontella avståndet från leden, inte något vinklat avstånd.

Tack mina herrar, jag ska genast mäta detta avstånd och få ett svar.

Mvh

[Tronics]

Nu har jag mätt och avståndet ligger på ca 0,07m.
Svaret blir då 90kg*9,82m/s^2*0,07m = 62Nm

Om man kollar på liknande som läraren sa så har de specat mellan 300-400Nm.

Då blir helt plötsligt mitt svar fel, för det är identiskt avstånd på liknande sekatörer och det känns helt orimligt att denna skulle ha 340Nm mindre men ändå vara mer för proffs.

Mvh