Как рассчитать альпинистские способности: связь между крутящим моментом, общим весом и уклоном, и почему трехколесные велосипеды должны использовать

1Сначала установите правильную физическую модель.

Способность к подъему - это не вопрос "сколько силы", а вопрос "насколько силы".достаточно ли тягиПри постоянной скорости на наклоне требуемая тяга равна сопротивлению наклону плюс сопротивлению прокату (аэродинамическое сопротивление незначительно при низкой скорости):

F ((N) = m × g × sinθ + m × g × cosθ × f

где m - общая масса, включая транспортное средство и пассажиров (kg), g = 9.8, θ - угол наклона, а f - коэффициент сопротивления прокату (приблизительно 0,015·0,03 для пневматических шин на твердых поверхностях).

Инженерная практика выражает градиенты какпроценты: 10% - 5,71°, 20% - 11,31°.

2Пример пересчета

Трицикл для отдыха общей массой 250 кг, поднимающийся на 10%:

F = 250 × 9,8 × sin ((5,71°) + 250 × 9,8 × cos ((5,71°) × 0,02 ≈ 244N + 48,8N ≈293N

При скорости подъема 6 км/ч (1,67 м/с) требуемая мощность на колесе:

P = 293N × 1,67 м/с ≈489W

Позволяя 85% эффективности двигателя и 96% эффективности контроллера, батарея требует около600 ВтЭто означает, что устройство с номиналом 500 Вт уже находится на уровне или выше.полная нагрузкаЭто объясняет распространенную обратную связь "он имеет номинальную мощность 800 Вт, но не может подняться на общественный склон".

3Почему двигатели узлов борются с градиентами: проблема умножения крутящего момента

Двигатель узла приводит колесо непосредственно без редуктора, так чтовесь крутящий момент колеса должен исходить от двигателя.:

Напряжение колеса T = F × r (r - радиус колеса, обычно 0,25 м)

В приведенном выше примере: T = 293 × 0,25 ≈73 Нм.

Большинство двигателей с прямым приводом имеют номинальный крутящий момент в диапазоне 20-40 Нм и могут подниматься только, полагаясь накраткосрочная перегрузкаИменно это является технической причиной "прекрасной на плоской земле, перегрева и замедления на любом склоне".

Двигатели с средним приводом или решений с передачами умножают крутящий момент по соотношению передач, позволяя одному и тому же двигателю обеспечивать в несколько раз больше крутящего момента колеса, но с более сложной структурой и более высокой стоимостью.Трициклы используют другое решение.

4Почему трициклы должны использовать дифференциальную заднюю ось

Если два независимых двигателя узла установлены непосредственно на два задних колеса трехколеса, то колеса должны двигаться по разным радиусам в повороте (внешнее колесо покрывает более длинный путь).:

• Внутреннее колесо вынуждено скользить или тянуть, вызываябыстрое износ шины;
• Увеличивается сопротивление рулевого управления, и при низких скоростях поворота становится жестким;
• Катание тела ухудшается в поворотах, уменьшая стабильность.

А.механический дифференциалпозволяет двум колесам вращаться с разной скоростью, распределяя между ними крутящий момент двигателя.одномотор + дифференциальная задняя осьЭто часто упускается из виду при выборе, но напрямую определяет долговечность и безопасность в поворотах.

5. Другие переменные, влияющие на восхождение

1. Общая масса: пассажиры, грузоподъемность, крыша и аккумуляторы все учитываются; 250 кг против 400 кг означает разницу в спросе на 60% при одном и том же уклоне;
2. Шины: недостаточное нагнетание и износ протектора повышают сопротивление проката;
3. Предел тока контроллера: предел тока определяет фактический подаваемый крутящий момент; только номинальная мощность не полностью отражает его;
4. ТемператураДвигатель и контроллер сжимаются при высокой температуре, что еще больше снижает способность к подъему;
5. Платформа напряжения батареи: по мере снижения напряжения при низком состоянии зарядки падают скорость и крутящий момент.

6. Консультации по выбору для зарубежных клиентов

1. Предоставитьмаксимальный наклон, длина наклонности и общая массаНе просто "у нас здесь холмы";
2. Долгие подъемы (более 200 м) требуют оценки теплового баланса; короткие подъемы могут зависеть от кратковременной перегрузки;
3. Для горных или недвижимых объектов предпочтительнее использовать средний привод с понижающей передачей или дифференциальную заднюю ось с двигателем с высоким крутящим моментом;
4. Указать предельный ток и номинальный/пиковый крутящий момент контроллера, а не сравнивать только "номера мощности".