Как найти массу груза который поднимает двигатель

Какой реальный вес сможет поднять или потащить электрический двигатель на 1 кВт (без редуктора, например и с редуктором (любым)).

Например, потянет ли такой двигатель по горизонтали 150 кг? И с какой скоростью, если да.

Так же интересует, какую мощьность он при этом будет потреблять.

Да, сдвинуть любой вес двигатель сможет с помощью редуктора или механизма, увеличивающего момент, ограничения будут только в плане прочности самого этого механизма и скорости перемещения этого веса..

Т.е. мощность двигателя – это произведение вращающего момента на угловую скорость, увеличивая момент на валу механизма, уменьшается скорость перемещения..

Кроме того нужно учесть, что в данной задаче перемещение груза линейное, а большинство электродвигателей – вращательные, значит здесь нужно учесть и сам механизм, его собственное передаточное число, а также его КПД и радиус приведения..

Если же рассматривать перемещение груза, то здесь возникает вопрос о условиях, в которых находится груз, какие силы на него действуют? Если предположить, что действует только сила тяжести, то необходимо знать из чего сделан груз и поверхность, на которой он лежит, есть ли смазка на поверхности?

Если положим, что груз сделан из стали и поверхность стальная и хорошо обработанная, сухая, тогда коэффициенты трения покоя и скольжения равны между собой (груз не установлен на колёса) – трение скольжения “сталь по стали” 0,15 в покое и движении на сухую..

Тогда P*n=F*v

P-мощность двигателя;

n-КПД механизма, примем 0,9

F-усилие, развиваемое на грузе

v-скорость груза

С другой стороны, на груз действует только сила тяжести, которая и определяет трение:

Ft=-k*N=-k*m*g

k-коэффициент трения скольжения

m-масса груза

g-ускорение свободного падения

Подставляем второе выражение в первое:

P*n=k*m*g*v, откуда:

v=P*n/(k*m*g)=1000*0,9/(0,15*150*9,81)=4,07 м/с=14,7 км/ч..Это очень приблизительно..

Значит электродвигатель в 1 кВт без редуктора сможет рвануть стальную чушку по стальному гладкому листу со скоростью почти 15 км/ч!

В любом учебнике по проектированию подъемно-транспортных машин приводится формула подбора мощности электродвигателя для механизма подъёма крана:

где P – мощность, кВт; N – вес груза, кг; V – скорость подъёма груза, м/с; n – КПД механизма подъёма.

Скорость перемещения рекомендуется принимать V=0,1…0,3 м/с. Возьмём V=0,1 м/с. КПД механизмов варьируется от 0,8 до 0,9. Примем n=0,8.

Получается, что для подъёма 150 кг потребуется электродвигатель мощностью:

Если формулу привести к вычислению массы, то получается, что электродвигателем мощностью 1 кВт теоретически можно поднять:

Для передвижения по горизонтали, необходимо преодолеть силу трения, которая возникает под действием веса груза. Сила трения при скольжении по плоскости равна:

где f – коэффициент трения скольжения.

Примем f=0,15, что соответствует силе трения между стальными поверхностями. Получаем

Если груз стоит на цилиндрических катках, тогда сила трения при качении вычисляется по формуле:

где f – коэффициент трения качения, мм; R – радиус катка, мм.

Для стали f=0,05 мм. Примем радиус катков R=100 мм. Получаем

Все вычисления имеют приближённый оценочный характер.

Для вычисления реального веса поднимаемого груза или груза перемещаемого по плоскости требуется знать такие характеристики электродвигателя, как скорость вращения вала (n, об/мин), момент, создаваемый двигателем (М) и его пусковой момент (Мп). Потому что если скорость перемещения слишком большая, то возникающая сила инерции (J) от веса груза и механизма передвижения могут превышать пусковой момент и груз просто не сдвинется с места. Возникают также маховый момент инерции (GD^2) как от самого электродвигателя, так и механизма передвижения.

Наконец, скорости в 44 км/час и тем более фантастическая 3916 км/час не могут быть достигнуты, потому что кроме выше сказанного не учтена сила сопротивления воздуха.

Ещё нужно знать какой двигатель электрический или внутреннего сгорания.

Для 50 кубовых скутеров допустимой нагрузкой примерно 150 кг дают характеристики скорости 60-75 км/ч и мощность двигателя 4-7л/с ( 3-5 кВт). Надо думать, что 1 кВт разгонится на 20-30 км/ч в лучшем случае. Потреблять будет 2-2,5 л/100км ориентировочно.

С электрическими двигателями немного иначе у них динамические характеристики другие, разгоняться может побыстрее, но максимальная скорость всё равно выше не будет. Потреблять при этом на максимальном режиме двигатель и будет 1кВт, даже немного больше, какой КПД по паспорту, все эл двигатели абсолютно разные.

Практически любой вес. Всё будет зависеть от редуктора лебёдки, на который этот двигатель установят.

Как известно, мощность – это не что иное, как работа, совершаемая в единицу времени. Поэтому можно подобрать лебёдку с таким редуктором, когда, хоть и медленно, но можно будет двигать вес хоть в несколько тонн.

Дело в том, что мощность – это работа в единицу времени, то есть она является динамической характеристикой системы, а вопрос – чисто на статику. Поэтому однозначного ответа тут дать нельзя. Формально – любую, просто медленно и печально. Будет обмен силы на скорость.

Мощность двигателя (по фигу какого, электрический от бензинового будет отличаться своим кпд, а не мощностью на валу) со скоростью, который этот двигатель может развивать, связана простеньким соотношением: N = F*v, где F – сила сопротивления движению. В отсутствие сопротивления (например, космическое пространство) двигатель способен развить любую скорость – это чисто вопрос времени. Мощность двигателя в таких условиях будет определять приращение кинетической энергии аппарата в единицу времени.

В обычных условиях придётся прикидывать силу сопротивления. Минимальную силу сопротивления даёт трение качения (шариковые или роликовые подшипники, или какие-то схожие конструкции). Если считать коэффициент трения в них равным 0,005, то масса в 150 кг даст силу сопротивления в 150*9,81*0,005 = 7,36 Н. Сущая вшивота. При такой силе сопротивления скорость перемещения может быть 1000/7,36 = 136 м/с (примерно 490 км/ч). Магнитный подвес дал бы ещё меньшее значение к-та трения, собсно, практически нулевое, но на таких скоростях основное сопротивление даёт уже не трение в опоре, а сопротивление воздуха…

Столь же неопределён и ответ на второй вопрос – какой груз можно поднять. Да какой угодно, весь вопрос в том времени, какое на это поднятие понадобится. Тут опять идёт обмен скорости на силу. Больше груз – больше сила, которую к нему придётся приложить, – медленнее подъём. Только и всего.