Problemas al calcular el torque para un motor que abre una puerta

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Quiero hacer un dispositivo que pueda abrir una puerta desde un gabinete. La puerta tiene unos 4 metros de ancho y unos 0,5 metros de altura. (Si el ancho causa un problema, puedo dividirlo en una sección de 1 metro con un motor cada uno, o mantenerlo como una sección con un motor en cada lado).

Cuando la puerta está cerrada es vertical. Cuando la puerta se abre, se gira hacia arriba, lo que significa que la puerta estará a lo largo del techo de la habitación.

Por lo que descubrí / leí al respecto, creo que un motor de engranajes es la solución más fácil / barata.

La puerta estará hecha de madera MDF de 4 mm, por lo que es razonablemente liviana (tengo que comprarla), asumo que será menos de 5 kg (causando una presión de 50N).

Tengo algunas preguntas:

  1. Estaba pensando en usar un motor de engranajes (CC, alrededor de 12 V o menos) y en conectar el eje directamente a la puerta, lo que significa que solo necesito un cuarto de giro para abrirla / cerrarla. ¿Es esto realista? Necesito una velocidad baja, como una velocidad de movimiento de la puerta de 10 cm / s estaría bien.

  2. ¿Puede alguien revisar mi cálculo de torque? Por lo que puedo encontrar hasta ahora es de acuerdo con este sitio web : par t = rF sin X = 0.5 (m) * 50 (N) * sin (90) = 25 N.m = 2.5 kg.m ... ¿es correcto?

  3. Tengo la intención de usar un pequeño microcontrolador para revisar los interruptores en cada extremo para detener el motor (con un relé) cuando está completamente abierto o cerrado. Supongo que esta es una construcción legítima / normal?

pregunta Michel Keijzers

1 respuesta

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Sus cálculos suponen que todo el peso se aplica al final de la palanca. De hecho, estará aproximadamente a mitad de camino, a 0.25 m

También, ya que será horizontal en el punto más alto, no necesita trigonometría aquí. Su mínimo torque es simplemente el peso de una puerta aplicada a la mitad de la altura de la puerta, o 5 kg a 0.25 m. Que es de 1,25 kg-m o 125 kg-cm.

Por supuesto que necesita más que eso para una confiabilidad, digamos 150-200 kg-cm. Si bien es posible encontrar motores con este tipo de engranajes, serán a) lentos, b) de alta corriente, c) caros o d) todos los anteriores.

Ahora es un buen momento para recordar que los abridores de garaje tienen motores pequeños en comparación con el peso de las puertas. Esto se debe a que la mayoría del levantamiento se realiza mediante un contrapeso o un resorte.

Por lo tanto, mi sugerencia sería utilizar una buena puerta con resorte y un motor relativamente pequeño con engranaje de tornillo sin fin, recogiendo la pequeña parte del peso. El motor automotriz de 12V de la ventana eléctrica mencionado aquí parece ser adecuado para aplicaciones como esta. También puede encontrar uno de los posibles esquemas simples para controlar el motor en ese enlace, sin necesidad de MCU.

Tenga en cuenta que al diseñar la asistencia por resorte, debe tener en cuenta la posición angular de la puerta. Este es un problema mecánico simple y debería poder encontrar ejemplos o calcularlos usted mismo. La idea básica es que el punto de aplicación de la fuerza relativamente constante del resorte / peso debe moverse más lejos del pivote, siguiendo exactamente el centro de gravedad de la puerta moviéndose más lejos de la vertical a medida que la puerta se está levantando.

También tenga en cuenta que, independientemente del pequeño par de torsión del motor requerido, la caja de engranajes y todos los conectores deben ser lo suficientemente fuertes para mantener la puerta en una posición fija en caso de que ocurra algo con el sistema de contrapeso.

Finalmente, asegúrese de tener fusibles en su cableado eléctrico (¡sepárelos en cada dirección!) lo suficientemente cerca de la corriente de trabajo normal, de modo que si un miembro se mete accidentalmente en la forma en que el motor se detendrá en lugar de causar lesiones.

Tenga en cuenta que el interruptor 3PDT debe estar clasificado para la tensión de la red y la corriente del motor. Los interruptores finales deben estar clasificados para el voltaje y la corriente de la red y deben ser de acción instantánea para evitar un arco extenso.

    
respondido por el Maple

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