Kraft vom Nema 17 Motor

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nck
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Kraft vom Nema 17 Motor

Beitrag von nck » 07.11.2020, 11:34

Moin,
ich bin in den letzten Zügen der Konstruktion meiner CNC-Fräse und frage mich gerade, ob die Motoren kräftig genug sein werden.
Daher habe ich einen Versuch der Berechnung gewagt:
Formel F = Nm * 2* pi*eta/P
eta = Wirkungsgrad
P = Spindelsteigung

Nema 17 Motor: 0,65nm
Wirkungsgrad eta: 0,5??? Aussage von Thomson: "Die in Prozent ausgedrückte Fähigkeit eines Motors, elektrische Energie bei minimalem thermischen Verlust in mechanische Energie umzuwandeln. Der Wirkungsgrad der Thomson-Schrittmotoren reicht von 65 bis 90 %". Da es ein billiger Chinamotor wird, wird der Wirkungsgrad vermutlich geringer sein, daher habe ich 0,5 angesetzt.
Spindelsteigung: 0,05 ? Nutze eine Kugelumlaufspindel 1605 also 5mm Steigung pro Umdrehung.. Habe ich das richtig interpretiert?

Mit diesen Daten komme ich auf 40kg

Gewicht Komponenten des Portals Schätzwerte
2xLinearführung 600mm 3kg
2xLinearführung 300mm 1,5kg
KUS 600 1kg
KUS 250 0,6kg
Fräse 1,8kg
Holz Siebdruck 18mm 12 kg/m
Aluprofil 3kg
Schrauben, Nutensteine & diverse 0,8kg
Z 0,17 0,3 0,051
Z 0,17 0,3 0,051
Z 0,105 0,17 0,01785
Portalwange 0,5 0,2 0,1
Portalwange 0,5 0,2 0,1
Portalboden 0,2 0,62 0,124
0,44385m² 5,326 kg
Schlitten 0,15 12 1,8kg
Stepper 0,5 2 1kg
19,8262 kg

Entschuldigt die Unordnung. In Excel sah es besser aus ;)

Das Gewicht des Portals schätze ich aufgrund der Angaben auf knapp 20kg. Damit wären noch 20kg verfügbar.
Langfristig bleibt die Überlegung natürlich nicht aus, die Holzelemente gegen Alu auszutauschen, was zu einem Gesamtgewicht von ca 30-35kg führen würde.
Gefräst habe ich bisher nur Holz, das wird sicher vermutlich auch nicht ändern

Meine Fragen sind also: 1. habe ich Fehler im Ansatz
2. wenn alle Angaben richtig sein sollten: Sind die 20 kg Differenz ausreichend?
3.und falls 2. ausreichend: sind 10-5 kg (bei Umrüstung auf Alu) ausreichend?

Den Faktor Verfahrgeschwindigkeit habe ich bewusst ignoriert. Wünschenswert wären (ein Minimum) von 1200mm/min.
Hier noch ein Bild der Konstruktion
Screenshot.PNG

KarlG
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Re: Kraft vom Nema 17 Motor

Beitrag von KarlG » 07.11.2020, 12:03

Hmmm - mit den 40 Kilo (-pond) bzw. ~400N Schubkraft liegst Du ungefähr richtig. Persönlich würde ich eher 30-35 schätzen bei 0,65Nm Drehmoment.
Die Gegenrechnung mit dem Portalgewicht ist aber unzulässig, weil da viel mehr Faktoren reinspielen.

Das Ding wird fahren, aber ist doch etwas knapp dimensioniert.

Gruss
Karl

Anton
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Re: Kraft vom Nema 17 Motor

Beitrag von Anton » 09.11.2020, 18:13

Die Steigung muss bei dieser Formel in Meter angegeben werden.
5mm entspricht 0,005m - bei deiner Angabe fehlt eine 0.

Im Ergebnis komme ich aber dann auch auf ca. 40kg, bei 50% Wirkungsgrad.
DIY Fräse Mineralguss-ALU / simCNC-CS-Lab / CSMIO-IP-M / JMC-Servos / GDK80-12Z-2.2 - Spindel
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nck
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Re: Kraft vom Nema 17 Motor

Beitrag von nck » 10.11.2020, 11:34

stimmt, wachsames Auge!

Unabhängig davon: Vielen Dank für deine Einschätzung Karl.
Ich denke, ich werde auf Nema 23 umsatteln
und in diesem Zuge die Konstruktion nochmal überdenken.

lg Nick

KarlG
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Re: Kraft vom Nema 17 Motor

Beitrag von KarlG » 11.11.2020, 11:01

In Fernonst (China, Taiwan) wird immernoch mit kgf (kilogram-force) operiert. ;)

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