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Geschrieben von Kette1zu8 am 15.11.2012 um 22:55:
Gedanken zum Pumpenantrieb
Hallo Freunde,
heut sprech ich mal die Motorspezialisten unter euch an. Es geht um den Antrieb der Hydraulikpumpen. Dabei bekam ich folgenden Gedankenanstoß:
Antriebsmotor Torcman NT350-20L-14P-30W; dieser Motor macht eine Lastdrehzahl von 326 Umdrehungen/ Volt bei einen Laststrom von 10 Ampere und 286 Umdrehungen/ Volt bei einen Laststrom vom 20 Ampere (
link, ganz runter scrollen).
Legen wir mal eine Betriebsspannung von 12V zugrunde (LiFePo 4sxp Akku),
dann wäre bei einen Laststrom von 10A eine Drehzahl von ~3900 Umdrehungen an der Welle, bei 20A sind es dann ~3400 Umdrehungen. (Diese Drehzahl ergibt mit einer Jung Pumpe IPZ1-HR07 eine Fördermenge von 1.5 Liter. )
Bei einen Wirkungsgrad von 50% für die Jung-Pumpe ergibt sich ein Antriebsdrehmoment bei 40 Bar
(incl. Reserve, Betriebsdruck vorraussichtlich 35 Bar) von 0.57Nm, was die Pumpe benötigt.
Dadurch ergibt sich eine Pumpenantriebsleistung von 203 Watt, errechnet aus
3400U/min x 0.57Nm : 9550.
Das ist zugleich auch die erforderliche Abgabeleistung des Motors; im Umkehrschluß heißt das bei 240 Watt Aufnahmeleistung einen Wirkungsgrad von 84%.
Da das erforderliche Drehmoment bei 35 Bar bei 0.50Nm liegt, würde nur etwa 178 Watt Abgabeleistung fällig, was bei 240 Watt Aufnahme einen Wirkungsgrad von etwa 74% bedeutet. Leider hab ich kein Leistungsdiagramm zu dem Motor, dann könnte man das besser eingrenzen.
Soweit zur Theorie einer direkt angetriebenen Pumpe.
Was wäre jetzt, wenn ich einen Motor mit z.B. nur 12 Windungen nehme? Das der entsprechend schneller dreht, ist klar (siehe Tabelle im link). Dazu ein Getriebe (was grundsätzlich den Wirkungsgrad verschlechtert) und ich komm (theoretisch, das Getriebe frisst ja Leistung) wieder auf das selbe Drehmoment und die selbe Drehzahl bei gleicher Stromaufnahme.
Wo ist da in dem Fall der Vorteil eines Getriebes? Der Torcman liefert ja das erforderliche Drehmoment und die passende Drehzahl zur Pumpe.
Geschrieben von Baggerkalle am 15.11.2012 um 23:09:
Das hast du vom Olliver ,
Oder ? Bei einer Fördermenge von 1,5 liter 20 Ampere u. 35 Bar ist ein wenig viel wüde ich sagen . Und 1,5 liter bei deinem Bagger viel zuwenig .
Gruß Kalle
Geschrieben von Kette1zu8 am 15.11.2012 um 23:26:
Den Anstoß gab´s von Oliver und der hat´s vom Georg - so, jetzt is es raus
Da ich kein Diagramm zum Motor habe bzw. den Wirkungsgrad nicht kenne, weiß ich nicht, ob da tatsächlich 20A fließen. Fakt ist aber, das die genannte Jungpumpe bei 35 Bar ein Antriebsdrehmoment von 0.5 Nm braucht. Und bei 3400 Umdrehungen ergibt das eine Motorleistung (Abgabe) von 178 Watt.
Hätte der Motor jetzt einen Wirkungsgrad von 100%, würden bei 12 V knapp 15A fließen (bei maximaler Anforderung).... das ist aber nicht möglich und noch weniger Strom schon gar nicht.
Wirkungsgrad ist mir nicht bekannt, hab da noch keine Antwort von Torcman. Deshalb auch die zwei Fallbeispiele. Wenn da jemand was dazu weiß bezüglich Wirkungsgrad, dann immer her damit!
Klar, eine Pumpe reicht da nicht, deshalb hat mir Herr Meinhardt auch einen Ventilblock für zwei Pumpen gebaut.
Edit:
wie/ wo wird eigentlich der Strom gemessen bei einen Brushless? In der Zuleitung zum Regler? Oder in einer Phase? In dem Fall müßte ich doch noch einen Verkettungsfaktor (1.73?) mit in die Rechnung nehmen? Wenn dem so wäre, dann würde der Motor die 178 Watt mit nur etwa 8.5A bringen, den Wirkungsgrad jetzt nicht berücksichtigt.
Geschrieben von Sandokahn am 15.11.2012 um 23:44:
Lieber nen kleineren Motor mit Getriebe weil bei 20 A ist dein Akku in 20 -25 Minuten leer , und ich denke mal das macht dann keinen Spaß
Geschrieben von Baggerkalle am 15.11.2012 um 23:44:
Du fährst mit Lipo , was haben die 11,1 volt ??
Dann kommst du schon mal nicht auf die drehzahl von 12 Volt also auch nicht auf die Fördermenge . Und ich schätze mal 3 liter brauchst du .
Jetzt willst du mit Zwei Pumpen Arbeiten dann hast du ja schon 30 ampere .
Guck mal bei mir Ich habe einen Blei AKKu 12 volt 36 AH . Wenn ich ihn
rein mache im Bagger hat er 13,5 volt , und wenn ich ihn tausche hat er noch 11,3 -11,5 volt . Volle drehzahl 5 stunden 35 bar und förder ca. 2liter , kann aber noch bis auf 2,7 liter hoch drehen . Gut dann nur noch 4 1/2 stunde Spielzeit mit einem AKKU .
Jetzt kannste mal rechnen Markus .
Ich glaube 12 ampere die Stunde .
Pumpe mit Getriebe habe ich .
Gruß Kalle
Geschrieben von Baggerkalle am 15.11.2012 um 23:50:
Und ausserdem Zwei pumpen brauchen zuviel Platz . Es kann aber jeder so bauen wie er möchte . Ein Bleiakku 12 vollt 22 AH von Panasonic da kannste auch 2 stunden Baggern . Wenn ich jetzt mir ein neuen AKKU pack mache kommen da von Zwei in meinen Bagger 6 STUNDEN BAGGERn .
Gruß Kalle
Geschrieben von JensR am 16.11.2012 um 00:03:
Zum Vergleich würde ich raten, mal bei Roxxy reinzuschauen.
Zum Beispiel der hier, aber Du solltest nach einem passenderen Vergleich suchen.
http://www.robbe.de/roxxy-bl-outrunner-4250-07.html
Generell gehorchen die Motoren aber denselben physikalischen Gesetzen in engen Grenzen, Du kannst also recht gut umrechnen.
Über 80% wird es jedenfalls sehr dünn mit dem Wirkungsgrad.
Ich bin mir fast sicher, dass das der Wirkungsgrad mit Regler ist, der hat alleine 95% bis maximal 97%. Es ist definitiv nicht der Phasenstrom.
Ansonsten stimmen Deine Zahlen, soweit ich rechnen kann:
100 Watt Hydraulikleistung= 1.5 L/min @ 40bar
200 Watt Motorleistung bei 3400rpm @ 0.57Nm
Getriebe hat erstmal keinen Vorteil - deswegen haben sich ja großteils die langsamdrehenden Outrunner durchgesetzt - kaum ein Propellerflieger käme auf die Idee, nen Inrunner mit Getriebe einzusetzen. (Impeller- und Heli-Piloten dagegen schon.)
Der Vorteil kann daher kommen, dass die Leistungsdichte (Leistung pro Volumen) von schnelldrehenden Motoren ist höher als von langsamdrehenden Motoren. Wenn Du das weit genug treibst, gewinnst Du genug Luft für ein Getriebe.
(Natürlich braucht man auch ein Getriebe, wenn es keinen Motor mit passender Drehzahl und passender Leistung gibt, aber Motoren mit unpassender Drehzahl und passender Leistung.)
Geschrieben von Kette1zu8 am 16.11.2012 um 00:06:
Sandro,
ich hab bis jetzt nur diese Tabelle, und da bin ich mir unsicher, wie/ wo der Strom gemessen wird. Beim Gleichstrommotor ist die Leistung P = U x I; ein Drehstrommotor wird so berechnet P = U x I x 1.73. Wirkungsgrad und CosPhi nicht mit berücksichtigt.
Wenn man die Drehstromformel auch beim Brushless anwenden kann, dann ist der Strom wohl unter 10A angesiedelt;
@Kalle,
ich fahr mit 4s LiFePo, das ist schon ein Unterschied zum 3s LiPo mit 11.1V. Der 4s LiFePo hat eine Nennspannung von 12.8V (3.2V/ Zelle). Wenn der frisch geladen ist, sind da dann 14.6Volt drauf. Dieser Akku ist dauerhaft mit 5C belastbar, was bei der anfänglichen Kapazität von 12 Ah eine Entnahme von 60A bedeutet. Kurzfristig gibt der Akku 10C ab. Kapazität wird später noch erhöht. Also sind die 1.5 Liter schon drin.
Wenn du eine Stromaufnahme von 12 Ampere hast, dann muß da tatsächlich mit Verkettungsfaktor gerechnet werden, dann ist das aber auch Fakt, das der Torcman dann <= 10A zieht. Kann das wer bestätigen?
Edit:
diese Rechnerei ist ja nicht die Durchschnittsleistung, sondern die Maximalleistung. Und die liegt ja nicht immer an, vielmehr stellt sich ein Mittelwert ein.
Geschrieben von Kette1zu8 am 16.11.2012 um 00:15:
| Zitat: |
Original von Baggerkalle
Und ausserdem Zwei pumpen brauchen zuviel Platz . Es kann aber jeder so bauen wie er möchte . Ein Bleiakku 12 vollt 22 AH von Panasonic da kannste auch 2 stunden Baggern . Wenn ich jetzt mir ein neuen AKKU pack mache kommen da von Zwei in meinen Bagger 6 STUNDEN BAGGERn .
Gruß Kalle |
Zwei Bleiakku´s mit insgesamt 36Ah brauchen viel mehr Platz als 36Ah LiFePo-Akku. Dafür sind gerade mal 135 x 135 x 300mm nötig; das Paket liegt hinten quer.
Geschrieben von Baggerkalle am 16.11.2012 um 00:24:
Ja das ist was anders bei solchen Lipos . Aber keine zwei pumpen . weiß nicht ne . Eine Gescheite reicht . Mit Getriebe .
Ich habe einen Plettenberg 450 watt . Und der ist noch nicht an seiner Grenze . Und er geht auch bis 50 bar . Aber 35 Bar habe ich jetzt und das reicht .
Ich mache am Wochen ende bei der GE-Modell mal ein Video . Wenn ich mal richtg GAS gebe .
Geschrieben von Kette1zu8 am 16.11.2012 um 00:30:
Alles klar, Kalle. Weißt du zufällig, welche Jungpumpe du drin hast?
Deine Video´s schau ich mir immer gerne an, also immer schön draufhalten (lassen) mit der Kamera!
Geschrieben von Baggerkalle am 16.11.2012 um 00:33:
Ja aber deine beiden Pumpen brauchen doch schon 30 Ampere . Eine stunde Baggern oder Netzgerät !! Ne . Dann lieber eine Pumpe mit 15 Ampere und zwei stunden Baggern .
Ich habe schon am Mittwoch mit Olliver ich war ja bei ihm , darüber gesprochen .
Und meine Pumpe die ich im Bagger habe ist normal zu groß . Eine jung 4004 hätte gereicht . Also 1,8 liter wären genug .
Gruß Kalle
Geschrieben von Baggerkalle am 16.11.2012 um 00:43:
Ich blick bei den neuen Bezeichnungen nicht mehr durch , muß Mal den Martin fragen .
Du bekommst auch den Plettenberg mit Planetengetriebe . Dann brauchst du nur noch die Pumpe anbauen , aber der Plettenberg ist teuer aber auch leise der feift nicht .
Geschrieben von Kette1zu8 am 16.11.2012 um 00:51:
Ja, Plettenberg ist ein sehr guter Motor! Mal sehen, ob ich von Torcman noch ein wenig Infomaterial bekomme.
Geschrieben von JensR am 16.11.2012 um 00:53:
Hast Du meinen Post bezüglich der Kenndaten gesehen?
Geschrieben von Kette1zu8 am 16.11.2012 um 01:00:
ja, hab ich. Die Motorbauform ist die Größe, aber die Roxxy´s haben weniger Windungen. Die Wirkungsgrade sind in etwa knapp über 80%. So in etwa hab ich geschätzt.
Geschrieben von Sandokahn am 16.11.2012 um 01:06:
Trotzdem lässt sich die Pumpe mit nem kleinen Motor und Getriebe effektiver betreiben ,als direkt angetrieben .
Es gilt ja auch noch zu beachten das der Motor anlaufen muß und ohne Getriebe sehr viel mehr Strom in Wärme umwandelt .
Irgendwie kommt jedes Jahr um diese Zeit die gleiche Diskussion auf ... kleiner Motor mit viel Zahnrädern ,oder großer Motor mit wenig oder keinen .
Geschrieben von Baggerkalle am 16.11.2012 um 01:14:
Ich mache nichts mehr ohne Getriebe . So ne kleine Leimach - Damitz kein problem 10-15 bar 350 ml . Mein kleiner CAT 375 hat auch ein Getriebe an der Pumpe , da sind es nur 900ml bei 35 Bar . AKKU 12 Volt 12 AH spielzeit 3-4 stunden . Ist aber auch ein Gleichstrom Motor 70 Watt .
Gruß Kalle
Geschrieben von JensR am 16.11.2012 um 02:03:
> Trotzdem lässt sich die Pumpe mit nem kleinen Motor und Getriebe effektiver betreiben ,als direkt angetrieben .
Leistung ist Leistung, ein Getriebe ist kein Allheilmittel - die Torcman gibt es mit so hohen Wicklungszahlen, dass der Direktantrieb interessant ist - hat Markus ja vorgerechnet: Der Motor würde sehr nahe an seinem Bestpunkt betrieben werden und damit hätte ein Getriebe keinerlei Vorteile hinsichtlich des Wirkungsgrades, denn die hochdrehenden Motoren haben auch keinen besseren Wirkungsgrad, zumindest ganz sicher nicht, sobald das Getriebe mit eingerechnet wird.
Ob es vom _Preis_ her Sinn macht, viel Geld für nen Torcman auszugeben, wenn man auch nen Roxxy an nen Getriebe packen kann - das muss jeder mit seinem Geldbeutel ausmachen (kenne die Preise nicht). Ich finde den Direktantrieb mit einem Spezialmotor jedenfalls sehr reizvoll.
> Es gilt ja auch noch zu beachten das der Motor anlaufen muß und ohne Getriebe sehr viel mehr Strom in Wärme umwandelt .
Der Schnell-Läufer kann schneller beschleunigen, weil er ein geringeres Massenträgheitsmoment hat. Er muss aber auch schneller beschleunigen, weil er eine höhere Betriebsdrehzahl hat. Außerdem ist der limitierende Faktor der Beschleunigung die Hydraulik - und die ist bei beiden Motorkonzepten ja gleich (Auslegungsziel ist ja gerade die hydraulische Leistung). Insofern halte ich die obige Aussage für falsch.
Außerdem möchte ich nochmals Markus' Aussage unterstreichen:
> > diese Rechnerei ist ja nicht die Durchschnittsleistung, sondern die Maximalleistung. Und die liegt ja nicht immer an, vielmehr stellt sich ein Mittelwert ein.
Rechnungen, die eine Spielzeit von 1h Stunde bei Volllast ergeben, sind irreführend - eine Stunde Volllast-baggern, das ist gar nicht möglich. Das bekommt man nur hin, wenn man ne Stunde lang die Zylinder in die Blockade drückt - aber das ist ja kein Baggern. Und was das mit dem Öl machen würde...
Also, ne Stunde Volllast-Baggern wäre m.E. ein sehr _sehr_ gutes Ergebnis.
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