Cómo calcular la capacidad de escalada: La relación entre el par, el peso total y el gradiente, y por qué los triciclos nos deben

1Establezca primero un modelo físico correcto.

La capacidad de escalada no es fundamentalmente una cuestión de "cuánto poder" sino de "si la tracción es suficienteA velocidad constante en una pendiente, la tracción requerida es igual a la resistencia de pendiente más la resistencia de rodamiento (la resistencia aerodinámica es insignificante a baja velocidad):

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

donde m es la masa total, incluido el vehículo y los pasajeros (kg), g = 9.8, θ es el ángulo de inclinación y f es el coeficiente de resistencia al rodamiento (aproximadamente 0,015·0,03 para neumáticos sobre superficies duras).

La práctica de la ingeniería expresa los gradientes comoporcentajes: un grado del 10% ≈ 5,71°, el 20% ≈ 11,31°.

2Un ejemplo recalculable

Un triciclo de ocio con un peso total de 250 kg subiendo un grado del 10%:

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

A una velocidad de ascenso de 6 km/h (1,67 m/s), la potencia requerida en la rueda:

P = 293N × 1,67 m/s ≈489W

El lado de la batería requiere aproximadamente un 85% de eficiencia del motor y un 96% de eficiencia del controlador.600 WEsto significa que una unidad de 500W ya está en o por encima de Carga completaEsto explica la reacción común de "tiene una potencia nominal de 800W pero no puede subir la pendiente de la comunidad".

3Por qué los motores de los centros luchan en los gradientes: el problema de la multiplicación del par

Un motor de cubo conduce la rueda directamente sin engranaje de reducción, por lo que eltodo el par de la rueda debe provenir del motor:

Torque de la rueda T = F × r (r es el radio de la rueda, comúnmente 0,25 m)

En el ejemplo anterior: T = 293 × 0,25 ≈73Nm.

La mayoría de los motores de cubo de accionamiento directo tienen un par nominal en el rango de 20-40Nm y sólo pueden subir dependiendo desobrecarga a corto plazoEn la actualidad, la industria de los automóviles está experimentando un aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero, lo que resulta en un calentamiento intenso, una pérdida de eficiencia y una menor vida útil.

Los motores de tracción media o las soluciones con engranajes multiplican el par por la relación de engranajes, lo que permite que el mismo motor entregue varias veces el par de la rueda pero con una estructura más compleja y un costo más alto.Los triciclos usan una solución diferente.

4Por qué las tricicletas deben usar un eje trasero diferencial

Si dos motores de cubo independientes están montados directamente en las dos ruedas traseras de un triciclo, las ruedas deben recorrer radios diferentes en una vuelta (la rueda exterior cubre un trayecto más largo).:

• La rueda interior se ve obligada a resbalar o arrastrar, causandodesgaste rápido de los neumáticos;
• La resistencia de la dirección aumenta y la vuelta a baja velocidad se vuelve rígida.
• El rodillo del cuerpo empeora en las curvas, reduciendo la estabilidad.

A. Nodiferenciales mecánicospermite a las dos ruedas girar a diferentes velocidades mientras se distribuye el par del motor entre ellas.motor único + eje trasero diferencialEsto a menudo se pasa por alto en la selección, pero determina directamente la durabilidad y la seguridad en las curvas.

5Otras variables que afectan a la escalada

1. Peso total: los pasajeros, la carga del lecho de carga, el dosel y la batería cuentan todos; 250 kg frente a 400 kg significa una diferencia del 60% en la demanda en la misma pendiente;
2. Los neumáticos: la baja inflación y el desgaste de la banda de rodadura aumentan la resistencia al rodamiento;
3. Límites de corriente del controlador: el límite de corriente determina el par real entregado; la potencia nominal por sí sola no lo refleja plenamente;
4. Temperatura: el motor y el controlador se desactivan a altas temperaturas, reduciendo aún más la capacidad de escalada;
5. Plataforma de voltaje de la batería: a medida que el voltaje baja en estado de carga baja, tanto la velocidad como el par disminuyen.

6Asesoramiento de selección para clientes extranjeros

1. Proporcionargradiente máximo, longitud del gradiente y peso totalNo sólo "tenemos colinas aquí";
2. Las subidas largas (más de 200 m) requieren una evaluación del equilibrio térmico; las subidas cortas pueden depender de la sobrecarga a corto plazo;
3. Para los proyectos de montaña o de granja, se prefiere la transmisión central con engranaje de reducción o el eje trasero diferencial con motor de alto par.
4. Especificar el límite de corriente del controlador y el par nominal/pico en lugar de comparar solo los "números de potencia".