Aufgabe 1 Translation und Rotation PDF

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Elektrische Antriebstechnik I...

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Aufgabe 1 Diese Aufgabe dient der Wiederholung und Erneuerung Ihrer Kenntnisse der Mechanik der starren Körper. Es gibt in der Antriebstechnik einen typischen Lösungsweg beim Berechnen von Beschleunigungsvorgängen: Zunächst werden alle Massen und Trägheitsmomente auf die Motorwelle umgerechnet und anschließend mit der Bewegungsgleichung das für die Beschleunigung erforderliche Drehmoment bestimmt. Beim Umrechnen der Massen und Trägheitsmomente ist von Vorteil, dass in antriebstechnischen Aufgaben oft eine bestimmte Motordrehzahl (z. B. Nenndrehzahl) mit einer Drehzahl oder Geschwindigkeit eines Teils der Antriebsmaschine verknüpft ist. Diese Aufgaben lassen sich leichtgängig über Bilanzen der Wirkleistung und der kinetischen Energie rechnen. Die folgende Aufgabe führt Sie in diese Vorgehensweise ein.

Translation und Rotation

Antrieb einer Crash-Test-Anlage Sie erhalten den Auftrag, den Antrieb einer Crash-Test-Anlage auszulegen. Der Antrieb besteht aus dem Motor, einem Getriebe, einer Treibscheibe und einer Umlenkrolle mit gleichem Durchmesser und einem umlaufenden Seil mit Mitnehmer (Bild 1).

0

xb

x

Fahrzeug

Umlenkrolle

Mitnehmer

Hindernis

Seil

Elektromotor

M

Treibscheibe Getriebe

Bild 1: Crash-Test-Anlage Fahrzeuge (mF = 2000 kg) sollen auf der Strecke xb = 65 m aus dem Stillstand gleichmäßig bis vend = 120 km / h beschleunigt werden.

1

1.

Berechnen Sie die Dauer des Beschleunigungsvorgangs.

Es soll ein konstant erregter Gleichstrommotor eingesetzt werden, dessen Nenndrehzahl nN = 1800 min-1 zu 90 % genutzt wird und der während des Beschleunigungsvorgangs höchstens das 4-fache seines Nennmoments aufbringt. Es stehen Motoren mit Nennleistung 140 kW, 160 kW, 180 kW und 200 kW zur Verfügung. 2.

Wählen Sie einen geeigneten Motor. Vernachlässigen Sie dabei die Massen des Antriebs (Seil, Rollen, Achse, Getriebe, Motor), sowie Schlupf und Reibungseffekte.

Sie werden gefragt, ob auf das Getriebe verzichtet werden kann. 3.

Berechnen Sie den Durchmesser der Treibscheibe für die Getriebeübersetzung 1:1. Wie groß ist das Trägheitsmoment der Treibscheibe, wenn sie als 3 cm breiter Stahlzylinder (7,874 g / cm3) angenommen wird? Wie groß ist im Vergleich dazu das auf die Motorwelle umgerechnete Trägheitsmoment des Fahrzeugs?

Das Projekt ist fortgeschritten und es liegen zusätzliche Informationen vor: Die Seilmasse beträgt 200 kg, das Trägheitsmoment des Elektromotors mitsamt Achse 0,5 kg m2 und das Trägheitsmoment der Umlenkrolle 0,1 kg m2. Außerdem soll das Trägheitsmoment der vier Autoräder berücksichtigt werden. Das Trägheitsmoment eines Rades ist 1 kg m2 und der Durchmesser 60 cm. 4.

Überprüfen Sie, ob Sie die Wahl des Motors korrigieren müssen

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