sciencetalk

 
 
Ik denk dat je met bijvoorbeeld twee wat zwaardere naaimachinemotoren, een dimmer geschikt voor inductieve last en twee wielen van pakweg 2,5 kg of wat meer per stuk, gemonteerd op een stevige as die met poelies en riemen aangedreven wordt door die vrij kleine motoren een heel eind komt. Die zwaardere wielen zullen relatief weinig toeren kwijtraken door het uitwerpen, zodat die vrij lichte motoren niet veel tijd nodig hebben het toerental weer op het gewenste niveau te brengen.

 
De 230V wisselspanning motoren op de door u gelinkte pagina zijn dus ongeschikt; ik heb gekeken maar het ontbreekt mij aan kennis om zelf tot een goede aankoop te komen van de juiste elektromotoren. Kunt u mij een specifieker product tonen? Mijn voorkeur gaat uit naar een DC motor die goed te dimmen is, welke ook nog eens direct op de as van het wiel te monteren is.
 
Ook wat de dimmer en een voeding betreft zou ik graag een specifiek aanbeveling ontvangen.
 
Alvast bedankt.

Wellicht heb ik hier iets gevonden: http://link.marktplaats.nl/m1018988254
 
Model: Race 20V DC - 24 V DC
Toerental: 1800 rpm of meer

Inmiddels weer wat verder met mijn onderzoek. Ik kan twee tweedehandse DC motoren (zie afbeeldingen) kopen met de volgende specs:
 
Spanning: 24V DC
Stroom: 5,9 A
Omwentelingen: 2500 rpm
 
Indien dit goed is rest mij nog twee PWM controllers en een voeding aan te schaffen.

Die zouden geschikt kunnen zijn, maar niet voor directe montage van die vrij grote wielen aan de motor as. Je hebt dus twee steviger gelagerde assen, op iedere as een poelie en een snaar of riem voor de overbrenging nodig.
 
Een goede voeding 230v ac naar 24v dc die zo'n 16-20 ampère kan leveren moet m.i. ook wel te vinden zijn, maar wellicht heb je ergens 2 12 volts accu's? Dat zou een netsnoeraansluiting schelen.
 
Als ik het goed lees zijn deze motoren 5,9A max bij 24 volt, zo'n 140 W opgenomen vermogen per stuk, en geschikt voor continue gebruik. Op ebay zag ik goedkope PWM controllers, en je kan ook eens bij Conrad gaan kijken.
 
Al een idee voor de wielen? Als de afmetingen en de massa daarvan bekend zijn, kan worden ingeschat hoe lang het opspinnen van die wielen duurt en hoeveel toeren ze verliezen bij het passeren van de bal, en daarmee de hersteltijd tussen twee opeenvolgende ballen.

Wat de montage betreft, dat zal geen probleem zijn. Ik zal volgende week een bezoekje brengen aan de lokale oud-ijzerhandel en kijken wat ik aan profielen e.d. kan vinden. Wellicht vind ik ook assen en poulies; anders zal ik nieuwe moeten aanschaffen.
 
Ik heb op Marktplaats inmiddels geschikte wielen gevonden, dit zijn kruiwagen-/ skelterwielen (identiek aan die waarvan u eerder een foto heeft geplaatst) met een gewicht van 3 kg en de volgende specificaties:
 

Details
 
Kruiwagenwiel met luchtband, 400x8.
Uitgevoerd met kunstoffen velg en vierkant asgat 25x25 mm.
Te gebruiken als aandrijfwiel voor een skelter o.i.d.
 
specificaties:
 
Luchtbandwiel: 4.80/4.00/8
Asgat ø : 20mm
Naaflengte: ca 75mm
Diameter wiel: ca. 40 cm.
 
Draagvermogen: ca. 135KG bij 2 bar koud.

 
Wat de PWM controllers betreft, ik heb ze gezien vanaf €5 tot €20. Dit zal geen probleem zijn.
 
Helaas heb ik zelf geen 12V accus liggen. Een voeding (230V naar 24V) kost tweedehands op Marktplaats zo'n €25. Daarentegen zouden accus ook interessant kunnen zijn, maar hoelang kan je een motor op een accu laten draaien?
 
De tijd tussen de ballen bedraagt ongeveer 5 seconden, ruwweg ingeschat.

maar hoelang kan je een motor op een accu laten draaien?

 
Dat hangt van de capaciteit van de accu af en van het verbruik. Als ik eens gok dat zo'n wiel vrijlopend en aangedreven door die motor van jou 2A bij 24 volt verbruikt, dan zullen twee goedkopere gelaccu's van 12 volt 10AH (Ampère * Uur) ongeveer 5 uur meegaan per wiel. Bij twee wielen dus 2,5 uur. Hetzelfde geldt dan voor fietsaccu's van 24 volt 10 AH.
Maakt het gewicht je niet zoveel uit, dan kan je natuurlijk ook voor 12v 20 AH of 40 AH of nog zwaardere accu's kiezen, dan draaien die motoren vele uren achtereen.
 
Dan hoe lang het duurt voor die wielen op toeren zijn, en hoe lang het duurt voor de wielen na het uitwerpen van een bal weer terug zijn op hun nominale toerental. Dat is flink wat gokwerk, want veel gegevens zijn onbekend (wrijving, massaverdelingen van de wielen, warmteverliezen bij samenpersen bal et cetera):
 
Stel dat de PWM zo is ingesteld dat er gemiddeld 2A per motor getrokken wordt (48 Watt), en dat de massa van de wielen homogeen is verdeeld. Het traagheidsmoment (I = 0,5.m.r²) van een wiel is dan 1,5kg * 0,04 m² = 0,06 kgm²
Het benodigd toerental is ongeveer 500 rpm = 52,5 rad/s
Rotatie-energie (E_r= 0,5.I.ω²) van een homogeen wiel is dan  0,5 * 0,06 kgm² * 2756 /s² = 83 kgm²/s² (J)
Dan duurt het zonder enig verlies 1,75 seconde om een wiel van stilstand op 500 rpm te krijgen. Met verliezen gok ik pakweg het dubbele, 3,5 seconden.
 
De bal op 11 m/s krijgen vereist 37,5 J, terwijl er ongeveer 166 J rotatie-energie in de beide wielen zit (en nog wat in de assen, poelies en motoren maar dat vergeet ik hier even). Natuurlijk worden de bal en de bandjes ook samengeperst en dat kost energie. Laten we daarom eens uit de hoge hoed trekken dat er 83 J verloren gaat bij het uitwerpen van de bal. Dan is het geheel in een dikke seconde weer op toeren. Een vijf seconden tussenpoze tussen de ballen lijkt dus lang genoeg.
Het energieverlies is natuurlijk mede afhankelijk van de vervorming van bal en banden, dus zorg ervoor dat de afstand tussen de banden netjes in te stellen is, en regel het zo dat met de minste vervorming de gewenste snelheid verkregen wordt (net geen of heel weinig slip).
 
De overbrengverhouding: Theoretisch heb je ongeveer 500 rpm op wielen van 40 cm diameter nodig voor 11 m/s snelheid van de bal. De motoren draaien op 2500 rpm. Ik zou dan kiezen voor ongeveer 1:2,5 voor de poelies. Dan kom je uit op 1000 rpm, die je met de PWM terug kan knijpen tot het gewenste toerental.
 
Let je er op dat die voeding zo'n 15 ampère moet kunnen leveren, zeg eens 350 Watt?

De motoren zijn inmiddels binnen en tevens heb ik wielen besteld met een diameter van 260 mm en een as van 20 mm.
 
Nu vraag ik me af of ik bovenstaande wielen direct op de motor zou kunnen plaatsen, in plaats van dit met een snaar en poelies te moeten doen.
 
Indien ik dit toch beter met poelies kan doen, op de motoren zitten nu poelies van 30 mm. Waar moet ik rekening mee houden met aanschaffen van verdere onderdelen zoals de snaar-lengte en poulies?
 
Ik wil mijn constructie natuurlijk zo klein en licht mogelijk maken en zit daarom te denken om de motor en het wiel op een aluminium strip (platstaf) te moteren van 100x5 mm met een lengte van 500 mm (diameter wiel is 260 mm.) Deze elementen kunnen dan afzonderlijk op het ballenkanon gemonteerd worden.

Nu vraag ik me af of ik bovenstaande wielen direct op de motor zou kunnen plaatsen, in plaats van dit met een snaar en poelies te moeten doen.

 
Wat je kan doen is die wielen op een stevige aan weerszijden gelagerde as monteren, en die as via poelies of direct door de motor (via een koppeling) laten aandrijven. Wat je niet moet doen is die wielen direct aan de te dunne as van zo'n motor vastzetten.
 

te denken om de motor en het wiel op een aluminium strip (platstaf) te moteren van 100x5 mm

 
Een enkele platstaf is vragen om problemen, die gaat geheid verbuigen. Je zou de wielen in een huis van platstaf kunnen monteren.
 

op de motoren zitten nu poelies van 30 mm. Waar moet ik rekening mee houden met aanschaffen van verdere onderdelen zoals de snaar-lengte en poulies?

 
Als mijn gokwerk hierboven een beetje in de goede richting zit, zou je dan op de wielassen poelies moeten zetten van 70-80 mm. In de riemlengte ben je redelijk vrij omdat je ten minste een wiel en motor toch verplaatsbaar moet maken en je kan spelen met de positie van de motoren.
 
Ik zou aan iets als dit denken (indien de draairichting van de motoren tegengesteld mag worden door omkering van plus en min aansluiting). Maten willekeurig:
   
Ik zou zeggen: Maak een ontwerp. Dan kunnen we het bespreken.

Hierbij mijn eerste ontwerp, gebaseerd op uw eerder geplaatste schets. Omdat de balmaten (kinderen, dames en heren) verschillen moeten de delen waarop de wielen en motoren bevestigd zijn verplaatsbaar zijn. Deze delen kunnen afzonderlijk worden gemonteerd op het frame van de ballenschietmachine.
 
De schaal van het ontwerp is 1:10.
 
In het ontwerp (een motor/ wiel behuizing) zij drie aluminium platstaf profielen gebruikt van 325x325x8 mm.
 
Deze worden aan een zijplaat bevestigd met aluminium L-profielen en U-profielen.
 
De as van het wiel wordt in twee flenslagers geplaatst welke op de platstaf profielen worden gemoteerd.
 
Het enige deel waar ik zelf niet uitkom zijn de poelies en de snaren. De huidige poelies (tandschijven) zijn slechts 30 mm. Kunt u mij adviseren welke maat poelies en welke lengte snaar ik moet aanschaffen?

Op zich lijkt mij dit zo wel te kunnen. Wat opmerkingen:
 
Er treden mogelijk forse momentkrachten op als de bal de wielen passeert, ze worden uit elkaar gedrukt en dat resulteert in een buigend moment. In deze schets wordt dat buigend moment voornamelijk opgevangen door de relatief dunne bodem van beide U constructies (wielkasten). Eenvoudige trekstaven maken het geheel stabieler. Die staven kan je op diverse manieren monteren. Hier in het rood wat mogelijkheden:
   
Voordeel van de diagonale staven is dat ze niet versteld hoeven te worden bij het verplaatsen van de wielkasten. Alternatief zou je de wielkasten van een deksel en bodem kunnen voorzien, dat is robuust en veiliger bij het gebruik.
 
Ik weet niet wat de verschillen in diameter zijn bij diverse type ballen, maar stel dat een kinderbal duidelijk kleiner is, en je houdt beide geledingsbuizen (ik neem aan dat die twee grijze cirkels dat zijn) op dezelfde afstand van de hartlijn van de wielen, dan zal die kleine bal mogelijk meer aan de bovenzijde worden aangedreven waardoor ze mogelijk ongewenst veel zal roteren. Even naar kijken dus.
 
Wat betreft de poelies: Je zou kunnen uitzoeken welke tandriem er bij de huidige poelies horen en kijken of er grotere maten met dezelfde tand en bijbehorende riem te koop zijn. Zo nee, dan zou ik op zoek gaan naar twee setjes van twee poelies en twee bijpassende tandriemen. Kijk bijvoorbeeld eens in deze catalogus:   
Waarschijnlijk heb je toegang tot een draaibankje of kolomboor nodig om de gatmaten van de poelies aan te passen. En niet vergeten te controleren of de motoren twee kanten op kunnen draaien.

 
 
Ik weet niet wat de verschillen in diameter zijn bij diverse type ballen, maar stel dat een kinderbal duidelijk kleiner is, en je houdt beide geledingsbuizen (ik neem aan dat die twee grijze cirkels dat zijn) op dezelfde afstand van de hartlijn van de wielen, dan zal die kleine bal mogelijk meer aan de bovenzijde worden aangedreven waardoor ze mogelijk ongewenst veel zal roteren. Even naar kijken dus.

 
Onderstaande zijn officiele afmetingen van respectievelijk maat 5,6, en 7 ballen:
 
Kinderbal: 22,25 cm
Damesbal: 23,05 cm
Herenbal: 23,86 cm 
 
Herenballen zijn er echter wel tot 25 cm.
 
Ik zal er rekening mee houden dat of de geleiders (dat zijn inderdaad de grijze cirkels) versteld kunnen worden.
 

 
 
Waarschijnlijk heb je toegang tot een draaibankje of kolomboor nodig om de gatmaten van de poelies aan te passen. En niet vergeten te controleren of de motoren twee kanten op kunnen draaien.

 
Kan ik aan de buitenkant van de motoren herkennen of ze twee kanten op kunnen draaien?
 
De komende dagen zal ik me bezig houden met het vinden van de juiste materialen. Zodra ik hier mee verder ga laat ik uiteraard weer van me horen.
 
Bedankt tot zo ver!

Als er een duidelijke plus en min aanduiding bij de aansluitingen staat, is het maar de vraag of je ze om mag polen. Staat die er niet, dan gewoon even testen.

Als de straal van een kindebal maar 1 cm of zo scheelt met de grootste bal, dan hoef je die geleiders m.i. niet verstelbaar te maken.

De hele avond ben ik aan het zoeken en vergelijken geweest en uiteindelijk heb ik via een webshop in Engeland een scherpe prijs gevonden voor volgens mij de juiste materialen.
 
Ik heb de volgende poelies uitgezocht:

• 2x 26 Tooth T5 Pulley met 2 M3 grubscrew holes (20 mm boorgat t.b.v. wiel-as)
• 2x 26 Tooth T5 Pulley met 2 M3 grubscrew holes en 3 mm keyway (10 mm boorgat t.b.v. motor-as)

Deze poelies hebben een diameter van 40.60 mm.
 
Daarbij heb ik de volgende snaren uitgezocht:

• T5 Brecoflex® Timing Belts (16 mm breed, 400 mm lang)

Tevens heb ik de volgende flenslagers uitgezocht:

• UCF204 Bearing Housing - 20mm bore

Het totaalbedrag, 4 voorgeboorde poelies, 2 snaren en 4 flenslagers komt op zo'n £100. Inclusief verzendkosten. Volgens mij is dit een redelijke scherpe prijs in vergelijking met de vele andere sites die ik heb bekeken.

Waarom een 1:1 verhouding?

Ik zou zoals gezegd voor 1:2,5 gaan.

De omtreksnelheid van de wielen is dan hoog genoeg, en ik verwacht dan wat meer controle vwb deregeling van het toerental dmv PWM.

Inmiddels zijn er weer wat meer onderdelen binnengekomen en heb ik weer verder kunnen werken aan de ballenschietmachine.
 
De volgende stap is de motoren aan het draaien te krijgen.
 
Hiervoor heb ik nodig:
 
- PWM Controllers (2x)
- Gelaccu 12V 10 AH (2x) of Fietsaccu 24V 10 AH
- Acculader
- Bedrading
 
 
Wat zou het beste zijn? De Gelaccu's of de Fiets accu's?
 
Waar kan ik het beste een PWM controller kopen? En waar dien ik rekening mee te houden?
 
Bijgevoegd heb ik ook een afbeelding van de aansluiting op de motor. Hier kom ik zelf niet uit, dus advies wat betreft de aansluiting op de PWM Controllers en Accu's is gewenst.
 
Alvast bedankt voor de reacties.