Hiểu mô-men xoắn cần thiết cho một động cơ nâng một trọng lượng

Đây là sự tiếp nối của tôi khi cố gắng hiểu mô-men xoắn và động cơ bước trong câu hỏi khác của tôi . Tôi đang cố gắng để hiểu mô-men xoắn mà một động cơ sẽ được yêu cầu để tạo ra một trọng lượng nhỏ và các công thức liên quan.

Phần đầu tiên của câu hỏi của tôi là xác minh xem tôi có đang tính toán chính xác không:

Giả sử tôi có trọng lượng 450 g (khoảng nửa pound) thì lực hấp dẫn kéo nó xuống là:

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

Nếu tôi có một động cơ bước với một trục chính cho chuỗi của tôi kéo động cơ của tôi với bán kính 5 cm. Tôi nghĩ rằng mô-men xoắn của tôi cần sẽ là:

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

Vì vậy, bây giờ nếu tôi muốn di chuyển trọng lượng đó, tôi cần tìm một động cơ bước có thể tạo ra mô-men xoắn hơn 0,022 Nm, phải không?

Câu hỏi tiếp theo của tôi là nếu tôi muốn xem tôi có thể di chuyển nó nhanh như thế nào thì tôi cần phải nhìn vào một đường cong tốc độ Torque, phải không?

Sự nhầm lẫn của tôi là thế này: tôi có phải đảm bảo rằng tôi di chuyển đủ chậm để có được mô-men xoắn tôi cần hay đường cong đó nói rằng nếu bạn cần mô-men xoắn này, bạn sẽ không thể vượt quá tốc độ này vì động cơ đã thắng ' để bạn

Bạn có khái niệm đúng, nhưng trượt một dấu thập phân. 5 cm = 0,05 m. Lực hấp dẫn trên khối lượng 450 g của bạn là 4,4 N như bạn nói, do đó mô-men xoắn chỉ để theo kịp trọng lực là (4,4 N) (0,05 m) = 0,22 Nm.

Tuy nhiên, đó là mô-men xoắn tối thiểu tuyệt đối chỉ để giữ cho hệ thống ở trạng thái ổn định. Nó không để lại gì cho việc thực sự bồi đắp cho đại chúng và để vượt qua những xích mích không thể tránh khỏi.

Để có được mô-men xoắn thực sự cần thiết, bạn phải xác định tốc độ bạn muốn để có thể tăng khối lượng này lên nhanh như thế nào. Ví dụ: giả sử bạn cần ít nhất 3 m / s². Giải định luật F = ma của Newton:

(0,450 kg) (3 m / s²) = 1,35 N

Điều đó, ngoài 4,4 N chỉ để cân bằng trọng lực có nghĩa là bạn cần lực tăng 5,8 N trở lên. Ở bán kính 0,05 m, đi ra mô-men xoắn 0,28 Nm. Sẽ có một số ma sát và bạn muốn có một số lề, vì vậy trong ví dụ này, một động cơ 0,5 Nm sẽ làm điều đó.

Cũng lưu ý rằng mô-men xoắn không phải là tiêu chí duy nhất cho động cơ. Quyền lực là một trong những quan trọng khác. Vì vậy, bạn phải quyết định tốc độ nhanh nhất bạn muốn để có thể kéo khối lượng lên cao là bao nhiêu. Ví dụ, giả sử 2 m / s. Từ trên cao, chúng ta biết lực hướng lên cao nhất là 5,8 N.

(5,8 N) (2 m / s) = 11,6 Nm / s = 11,6 W

Sau khi tính toán một số tổn thất do ma sát và để lại một chút lợi nhuận, động cơ nên được đánh giá ở mức tối thiểu khoảng 15 W.