Hace tiempo vi un vídeo en Youtube, donde construían un simple kart casero para chicos usando como motor un taladro de batería.
La mecánica y la estructura es muy sencilla, y la veremos más adelante.
Qué taladro tengo que usar?
Valen todos o tiene que tener un mínimo de potencia?
Antes de lanzarnos a comprar los materiales y a hacer el kart a lo loco vamos a hacer unos sencillos cálculos para tener claro que tipo de taladro aguantará las condiciones a las que le vamos a someter al utilizarlo como motor de un coche eléctrico.
Vamos a dividir en dos partes: Datos teoricos y datos practicos.
Datos teoricos
El kart es para niños y va a alcanzar poca velocidad. Como condiciones iniciales vamos a pedirle que pueda mover un niño de hasta 30 kg a 5 km/h en pendientes de hasta el 10%, suponiendo que la estructura pesa 20 Kg y que tenemos ruedas de 24 cm de diámetro. Con estos datos evaluaremos la potencia y revoluciones por minuto necesarios, el par, y podremos comprar una máquina con la seguridad de que va a poder mover lo que queremos.
Condiciones iniciales
Estos son los valores con los que vamos a tabajar, pero con la hoja de cálculo que dejare podras cambiarlas fácilmente y ver los resultados al instante.
Calculo de las revoluciones que tiene que entregar el taladro
Empezamos desde bajo, en la rueda para obtener las características necesarias del taladro para que mueva nuestro vehículo.
Queremos que vaya a 10km/h que son 2,7 m/s . Una vuelta o revolución de nuestra rueda de 24 cm de diámetro 12 de radio son
que es su perímetro, así que si con una vuelta hacemos 0,75 m para que recorra 2,7m necesitaremos que de 3,58 revoluciones en 1 segundo o sea 221 rpm
Con esto ya podemos obtener las revoluciones mínimas que nos tiene que dar el taladro, que serán
el diametro del taladro es de 4cm con lo que obtenemos que
y tenemos el primer dato buscado nuestro taladro tiene que ofrecer hasta 1327 rpm que es un valor bajo que lo sacamos con casi cualquier aparato. Así que es de esperar que si hay alguna restricción venga de la mano de la Potencia a transmitir.
Estudio de fuerzas y cálculo de la potencia para el Kart
Ya tenemos la velocidad angular que tenemos que conseguir, ahora vamos a ver como llegamos y mantenemos esa velocidad. Para esto tenemos que vencer las fuerzas que se oponen al movimiento. El rozamiento y como queremos que suba rampas la parte correspondiente del peso del niño más el vehículo.
Vamos a calcular la situación más crítica que dejaría sobre-dimensionada la capacidad del taladro.
Suponemos que no se va a producir deslizamiento ni entre la rueda y el suelo ni entre el taladro y la rueda.
El coeficiente de rozamiento por rodadura de goma para un camino de tierra oscila entre 0,04 y 0,06, usaremos 0,06.
El coeficiente de rozamiento estático (el necesario para sacar al cuerpo de reposo y que se mueva es mayor que el de un cuerpo ya en movimiento. Por eso se necesitará siempre más fuerza para arrancar que para mantener el movimiento. Nosotros nos vamos a quedar con este valor de
pero si quieres puedes jugar un poco con diferentes valores de coeficientes en las hojas de cálculo que os adjunto. Realmente puedes cambiar cualquier dato del problema para adaptarlo a tus necesidades.
La fuerza que tenemos que vencer para que nuestro vehículo se mueva a la velocidad que queremos es la de rozamiento más la del peso por haber metido las rampas.
La de rozamiento
La relativa al peso será
Y la total la suma de las 2
Con esta fuerza podemos calcular el par necesario
y con el par y la velocidad angular la potencia necesaria.
Y listo. Si no hay ningún error para los datos especificados válidos para casi cualquier niño de menos de 9 o 10 años (hasta 30 kg) necesitaríamos un taladro que girara hasta 1.327 rpm y que entregue una potencia de 636 W. Faltaría ver la autonomía que tiene que no creo que vaya a ser muy alta.
Con lo que hay que tener más cuidado a la hora de hacer los cálculo es con poner las unidades de forma correcta.
Video para la fabricación.
Freno
Acelerador
Los cálculos serán mas sencillos con la "hoja de cálculo".
Lo voy a construi con los bits que gano en este post.
La mecánica y la estructura es muy sencilla, y la veremos más adelante.
Qué taladro tengo que usar?
Valen todos o tiene que tener un mínimo de potencia?
Antes de lanzarnos a comprar los materiales y a hacer el kart a lo loco vamos a hacer unos sencillos cálculos para tener claro que tipo de taladro aguantará las condiciones a las que le vamos a someter al utilizarlo como motor de un coche eléctrico.
Vamos a dividir en dos partes: Datos teoricos y datos practicos.
Datos teoricos
El kart es para niños y va a alcanzar poca velocidad. Como condiciones iniciales vamos a pedirle que pueda mover un niño de hasta 30 kg a 5 km/h en pendientes de hasta el 10%, suponiendo que la estructura pesa 20 Kg y que tenemos ruedas de 24 cm de diámetro. Con estos datos evaluaremos la potencia y revoluciones por minuto necesarios, el par, y podremos comprar una máquina con la seguridad de que va a poder mover lo que queremos.
Condiciones iniciales
Estos son los valores con los que vamos a tabajar, pero con la hoja de cálculo que dejare podras cambiarlas fácilmente y ver los resultados al instante.
- Peso niño (30 kg)
- Peso estructura (20 kg)
- coeficiente rozamiento (0,06 )
- suponemos que no hay deslizamientos
- pendiente a superar (10%)
- tamaño ruedas Kart (24 cm)
- velocidad que queremos que alcance (10 km/h)
Calculo de las revoluciones que tiene que entregar el taladro
Empezamos desde bajo, en la rueda para obtener las características necesarias del taladro para que mueva nuestro vehículo.
Queremos que vaya a 10km/h que son 2,7 m/s . Una vuelta o revolución de nuestra rueda de 24 cm de diámetro 12 de radio son
que es su perímetro, así que si con una vuelta hacemos 0,75 m para que recorra 2,7m necesitaremos que de 3,58 revoluciones en 1 segundo o sea 221 rpm
Con esto ya podemos obtener las revoluciones mínimas que nos tiene que dar el taladro, que serán
el diametro del taladro es de 4cm con lo que obtenemos que
y tenemos el primer dato buscado nuestro taladro tiene que ofrecer hasta 1327 rpm que es un valor bajo que lo sacamos con casi cualquier aparato. Así que es de esperar que si hay alguna restricción venga de la mano de la Potencia a transmitir.
Estudio de fuerzas y cálculo de la potencia para el Kart
Ya tenemos la velocidad angular que tenemos que conseguir, ahora vamos a ver como llegamos y mantenemos esa velocidad. Para esto tenemos que vencer las fuerzas que se oponen al movimiento. El rozamiento y como queremos que suba rampas la parte correspondiente del peso del niño más el vehículo.
Vamos a calcular la situación más crítica que dejaría sobre-dimensionada la capacidad del taladro.
Suponemos que no se va a producir deslizamiento ni entre la rueda y el suelo ni entre el taladro y la rueda.
El coeficiente de rozamiento por rodadura de goma para un camino de tierra oscila entre 0,04 y 0,06, usaremos 0,06.
El coeficiente de rozamiento estático (el necesario para sacar al cuerpo de reposo y que se mueva es mayor que el de un cuerpo ya en movimiento. Por eso se necesitará siempre más fuerza para arrancar que para mantener el movimiento. Nosotros nos vamos a quedar con este valor de
pero si quieres puedes jugar un poco con diferentes valores de coeficientes en las hojas de cálculo que os adjunto. Realmente puedes cambiar cualquier dato del problema para adaptarlo a tus necesidades.
La fuerza que tenemos que vencer para que nuestro vehículo se mueva a la velocidad que queremos es la de rozamiento más la del peso por haber metido las rampas.
La de rozamiento
La relativa al peso será
Y la total la suma de las 2
Con esta fuerza podemos calcular el par necesario
y con el par y la velocidad angular la potencia necesaria.
Y listo. Si no hay ningún error para los datos especificados válidos para casi cualquier niño de menos de 9 o 10 años (hasta 30 kg) necesitaríamos un taladro que girara hasta 1.327 rpm y que entregue una potencia de 636 W. Faltaría ver la autonomía que tiene que no creo que vaya a ser muy alta.
Con lo que hay que tener más cuidado a la hora de hacer los cálculo es con poner las unidades de forma correcta.
- Potencia en W,
- Fuerzas en N,
- velocidades en m/s,
- velocidades angulares en rad/segundo,
- distancias en m,
Video para la fabricación.
Freno
Acelerador
Los cálculos serán mas sencillos con la "hoja de cálculo".
Lo voy a construi con los bits que gano en este post.