Розуміння необхідного крутного моменту, коли мотор піднімає вагу

Це продовження мене, намагаючись зрозуміти крутний момент і крокові двигуни в іншому моєму питанні . Я намагаюся зрозуміти крутний момент, який потрібно створити двигуну, щоб підняти невелику вагу, і формули, що беруть участь.

Перша частина мого питання полягає в тому, щоб перевірити, чи правильно я обчислюю це:

Скажімо, у мене вага 450 г (приблизно півкілограма), тоді сила тяжіння тягне його вниз:

$\begin{align} F &= ma \\ &= 0.450 \:\mathrm{kg} * 9.8 \:\mathrm{m}/\mathrm{s}^2 \\ &= 4.41 \:\mathrm{N} \\ \end{align}$

Якщо у мене є кроковий мотор зі шпинделем для моєї струни, який підтягує мотор з радіусом 5 см. Я думаю, що потрібен мій крутний момент:

$\begin{align} T &= Fr \\ &= F * 0.005 \\ &= 0.022 \:\mathrm{Nm} \\ \end{align}$

Отже, якщо я хочу перенести цю вагу, мені потрібно знайти кроковий двигун, який може видавати більше 0,022 Нм крутного моменту, правда?

Наступне моє запитання полягає в тому, що якщо я хочу побачити, як швидко я можу його перемістити, мені потрібно подивитися на криву швидкості Крутного моменту, правда?

Моя плутанина така: чи повинен я забезпечити, щоб я рухався досить повільно, щоб отримати потрібний крутний момент, чи ця крива говорить, якщо вам потрібен цей крутний момент, ви не зможете піднятися вище цієї швидкості, тому що мотор виграв ' не пустиш?

Ви маєте правильну концепцію, але пропустили десяткову точку. 5 см = 0,05 м. Гравітаційна сила на вашій 450 г маси, як ви кажете, становить 4,4 Н, тому крутний момент, щоб не відставати від сили тяжіння, становить (4,4 Н) (0,05 м) = 0,22 Нм.

Однак це абсолютний мінімальний крутний момент, щоб підтримувати систему в стабільному стані. Це не залишає нічого для фактичного прискорення маси та для подолання неминучого тертя.

Щоб отримати справжній необхідний крутний момент, ви повинні вказати, наскільки швидко ви хочете мати змогу прискорити цю масу вгору. Наприклад, скажімо, що вам потрібно щонайменше 3 м / с². Розв’язування закону Ньютона F = ma:

(0,450 кг) (3 м / с²) = 1,35 Н

Це, на додаток до 4,4 N, щоб збалансувати силу тяжіння, означає, що вам потрібно 5,8 N сили вгору. При радіусі 0,05 м це виходить із крутним моментом 0,28 Нм. Буде деяке тертя, і ви хочете трохи запасу, так що в цьому прикладі 0,5 Нм мотор зробив би це.

Зауважте також, що крутний момент - не єдиний критерій для мотора. Влада - ще одна важлива. Для цього вам належить вирішити, яку швидку швидкість ви хочете мати, щоб витягнути масу вгору. Скажімо, 2 м / с заради прикладу. Зверху ми знаємо, що найвища сила вгору - 5,8 н.

(5,8 Н) (2 м / с) = 11,6 Нм / с = 11,6 Вт

Після обліку певних втрат, що виникають через тертя, і залишаючи невеликий запас, мотор повинен бути розрахований приблизно на 15 Вт мінімум.