Выбор двигателя для детского авто около 250-300 кг. снаряженной массы

[AxelAg]

Уважаемые форумчане и форумчанки

Прошу совета, и ногами (по крайней мере в голову) не пинать

В общем и целом почитываю форум уже довольно давно, но зуда писательства как-то не было

Итак, образовалась следующая ситуёвина: в наличии имеется два человеческих детёныша 9 (мужеского полу) и 7 (девического полу) лет.
Посещают детки 2-й и 1-й класс соответственно, поскольку папа рулить своим большим автомобилем не дает (и не даст до достижения 16-ти летнего возраста, да и то только на автодроме), а порулить потомкам (это от слова "потом") хочется сейчас назрел вопрос о конструировании детского легкового двухместного авто с закрытым кузовом.

Кузов детки (под чутким папиным руководством) подсмотрели в трилогии назад в будущее, т.е. в качестве прототипа выступает DeLorean DMC-12 (в принципе папе сия бибика нравится простотой изготовления - количество выпуклостей минимально, капот вообще листовой)

Но тут Главного конструктора папу ждала засада ЗАСАДА

В общем несколько сумбурно изложу свои мысли, вы поправьте если что не так:

0. Общее:
Снаряженная масса - 250-300 кг.
Максимальная скорость - с ограничением 12 км/ч, без ограничения 25 км/ч.

1. Кузов
Конструкция рамная, несущая часть рамы - профильная труба 60*30*2 мм
Часть силового каркаса (дуги безопасности клетки салона, верхние несущие части опор стоек) - профильная труба 60*30*2 мм
Остальной каркас под кузовные панели - квадратная труба 15*15*1,5 мм
Внешние панели кузова - стеклопластик
Остекление - органическое стекло (или поликарбонат)
Внутренние панели - пока еще не знаю...

2. Подвеска
Передняя:
Независимая на треугольных рычагах со стабилизатором поперечной устойчивости типа МакФерсон с разнесенными пружиной и стойкой
Задняя:
Независимая на треугольных рычагах со стабилизатором поперечной устойчивости типа МакФерсон с разнесенными пружиной и стойкой

Стойки подвески - задние неразборные амортизаторы а/м Москвич-2141
Пружины подвески - задние пружины мотоциклов ИЖ-Юпитер/Планета 5-й, 6-й генерации

3. Рулевое управление:
Шестерня-рейка а/м Москвич-2141 (Достоинство для детишек - офигенно длинная 4,5 оборота от крайних положений, т.е. будет прощать мелкие дерганья рулем)

4. Привод:
Задний, раздельный на оба колеса, поликлиновым 6-ти ручейковым ремнем от одной оси без дифференциала (дифер сильно усложняет конструкцию зараза, но я о нем подумаю )

5. Трансмиссия:
Автоматическая 4-х ступенчатая, реверсивная, управление - микроконтроллер по датчику оборотов двигателя, исполнительные элементы переключения передач - электромагнитные муфты автомобильных кондиционеров, передаточное число трансмиссии на высшей передаче 54:1 (поликлиновой ремень 1:3 - мотор-трансмиссия, 1:1,2 цепная передача для 4-й передачи, 1:15 червячный редуктор)
Колеса - 175/60/R14 на легкосплавных дисках от а/м Москвич 2141 масса одного колеса около 10,5 кг.
Для трансмиссии предусмотрено включение 3-й и 4-й передачи только при наличии специального ключа

6. Электропитание бортовой сети:
На светотехнику, вентиляцию, АКПП - 1 свинцовый АКБ 12В 72А/ч 
На двигатель - батарея из 4-х последовательно включенных свинцовых АКБ 12В*72А/ч

7. ЗАСАДА
Двигатель 420 Вт, 220В ПЕРЕМЕННОГО тока 13000 об./мин. с контроллером от стиральной машинки-автомат, питание двигателя идет через преобразователь напряжения 48-220В "чистый синус" КПД преобразователя 84-92% в зависимости от нагрузки
Почему именно так попробую пояснить (а вы сможете аргументировано опровергнуть)

Мотор стиралки сохраняет мощность в довольно широком диапазоне оборотов (по испытаниям от 400 до 130000 оборотов падение мощности незначительно)
С учетом высокооборотистости двигателя его небольшая мощность не порок а огромный плюс от АКБ потребуется кушать порядка 13А под максимальной нагрузкой к колесьям через редуктор 1:54 с потерей 20% будет приходить порядка 15-18 кВт мощности
Минус -  питание двигателя опасно для жизни следовательно потребуется "черный ящик" который в поле не открыть...

Опять же для приемлемого расшевеливания такой-же массы мотором постоянного тока надо 2-2,5 кВт, которые при 48В будут ЖРАТ (да именно так, без мягкого знака) порядка 60А


8. Тормоза диагональные двухконтурные  дисковые без вакуумного усилителя и регулятора тормозных сил

В общем вступаю в дискуссию для выкристаллизовывания идеи

[Piramidon]

 AxelAg,   пробуйте, экспериментируйте, набивайте шишки, дети подрастут, а может, к тому времени уже и машинка не нужна будет, разве, что внукам.

[Александр CRV]

Редуктор не увеличивает мощность это раз.
На вскидку мощности маловато впринципе такой.
На таких больших и тяжелых колесах это будет сущая печаль а не транспорт.
Хотя вот это калькулятор  ссылка говорит что для авто 300кг со скоростью 25км/ч и коробкой 4 ступкой  и временем разгона до сотни 15 сек  хватит 536.4 Ват. но чет я сомневаюсь.
кроме того это уже не детская машинка будет а скорее транспортное средство повышенной опасности как и взрослый авто. Придется вам ее как то транспортировать туда где никого нет.

[AxelAg]

Редуктор не увеличивает мощность это раз.
На вскидку мощности маловато впринципе такой.
На таких больших и тяжелых колесах это будет сущая печаль а не транспорт.
Хотя вот это калькулятор  ссылка говорит что для авто 300кг со скоростью 25км/ч и коробкой 4 ступкой  и временем разгона до сотни 15 сек  хватит 536.4 Ват. но чет я сомневаюсь.

Простите, оговорился, крутящий момент конечно же, а не мощность

Расчетный момент двигателя на валу - 0,42 кВт*9550/13000 = 0,31Н*м редуктор 1:54 итого на колесике - грубо (потери трансмиссии пусть будут в районе 20%) 13,5 Н*м, это на максимальной передаче, при ограничении до 12 км/ч (2-я) коэфф трансформации будет в районе 110 - т.е. 27 Н*м

Крутящий момент двигателя "Победы" Всего 125 Н*м, но это не мешает ему таскать полторы тонны собственной массы плюс водителя и пассажиров со скоростью 100 км/ч

Насчет печали с колесами согласен, но ставить от садовых тачек - бессмысленно, не выдержат, от квадрика - очень дорого, от карта - будут нелепо смотреться на 2-хметровом кузове, а если ставить от оки - выигрыш в массе - 700 граммов с колеса...

Так что кованые диски наше все, да и раздувать бюджет сильно не хочется

И да, в дальнейшем планируется замена двигателя на 820-ти ваттный с теми-же характеристиками

[Stalker]

300 кг при 25км/ч и 2-х метрах
На дорогу нельзя , на детскую площадку тоже .
Где кататься собираетесь ?
Хотя до кататься , ка до .............
Когда Вы его построите (исходя из первого поста), дети могут уже не поместиться .

[AxelAg]

300 кг при 25км/ч и 2-х метрах
На дорогу нельзя , на детскую площадку тоже .
Где кататься собираетесь ?
Хотя до кататься , ка до .............
Когда Вы его построите (исходя из первого поста), дети могут уже не поместиться .

Мы в деревне, детских площадок тут конечно нет, а вот полянок ровных завались, посему и выбрана резина пошире

Попробуем в общем вдруг взлетит

В принципе главная и неафишируемая задача привить обоим ребятенкам технические навыки, чтобы они понимали что от чего зависит и как это работает, научились не просто держать инструмент, а правильно им пользоваться, ну и основы прикладной механики и т.п.  вот такой у меня хитрый план

[Александр CRV]

 AxelAg, Колеса от садовых тачек выдержат. Как бы то ни было для больших колес и мощность для разгона нужна большая. В Вашем случае это тупик т.к. наращивать мощность для детской машинки это увеличивать ее опасность. Просто представьте если ребенок зазевается (будет смотреть на красивую собачку а ехать вперед)... если в вас на скорости 5км/ч врежется такой на пластмассовой машинке вы скорее всего устоите на ногах даже если не готовы к этому будете. А если в вас врежется 300кг на 15км/ч то не важно будете ли вы готовы к этому. Так вот. А в первом посте даже не упомянаются тормоза а они нужны будут гидравлические.

Видимо предполагается что готовые узлы от москвича упростят дело. Но все равно постройка чегото чего еще не было занимает очень много времени. Лучше тогда купить готовый квадрацикл. Выиграете с любой стороны и по времени и по деньгам и по безопасности т.к. там уже есть тормоза и вес поменьше существенно.

[AxelAg]

 AxelAg, Колеса от садовых тачек выдержат. Как бы то ни было для больших колес и мощность для разгона нужна большая. В Вашем случае это тупик т.к. наращивать мощность для детской машинки это увеличивать ее опасность. Просто представьте если ребенок зазевается (будет смотреть на красивую собачку а ехать вперед)... если в вас на скорости 5км/ч врежется такой на пластмассовой машинке вы скорее всего устоите на ногах даже если не готовы к этому будете. А если в вас врежется 300кг на 15км/ч то не важно будете ли вы готовы к этому. Так вот. А в первом посте даже не упомянаются тормоза а они нужны будут гидравлические.

Упоминаются, само собой гидравлика:

8. Тормоза диагональные двухконтурные  дисковые без вакуумного усилителя и регулятора тормозных сил

Видимо предполагается что готовые узлы от москвича упростят дело. Но все равно постройка чегото чего еще не было занимает очень много времени. Лучше тогда купить готовый квадрацикл. Выиграете с любой стороны и по времени и по деньгам и по безопасности т.к. там уже есть тормоза и вес поменьше существенно.

Массу конечно буду стремиться снизить максимально, само собой не в ущерб безопасности, просто все упирается в бюджет
В принципе сия конструкция рассчитывается на эксплуатацию как минимум до 14-15-ти летнего возраста, и, скорее всего, в процессе эксплуатации будет переход на литий-ион или литий-полимер, увеличение мощности двигателя до 2-2,2 кВт, внедрение дифференциала и т.д., поэтому и применяются готовые узлы от серийной машины, по крайней мере не нужно будет думать о том, что в самый неподходящий момент развалится ступица сделанная неизвестно из какой стали.

Кроме того, у нас в далеком замкадье проблема с конструкционными сталями, например поиск пластины размером 300*300*8 Ст40 занял три недели... подавляющее большинство рынка занято переплавленным черметом Ст3/Ст5 из которых даже гвозди делать нежелательно...

Сейчас стоит задача сделать так, чтобы изделие могло самостоятельно перемещаться со скоростью не более 12 км/ч (скорее всего на первое время вообще ограничимся 5-6 км/ч, т.е. первой передачей, пока рулить и тормозить не научатся) иметь автономность пробега в районе 20-25 км

[Ruedel]

4. Привод:
Задний, раздельный на оба колеса, поликлиновым 6-ти ручейковым ремнем от одной оси без дифференциала (дифер сильно усложняет конструкцию зараза, но я о нем подумаю )

5. Трансмиссия:
Автоматическая 4-х ступенчатая, реверсивная, управление - микроконтроллер по датчику оборотов двигателя, исполнительные элементы переключения передач - электромагнитные муфты автомобильных кондиционеров, передаточное число трансмиссии на высшей передаче 54:1 (поликлиновой ремень 1:3 - мотор-трансмиссия, 1:1,2 цепная передача для 4-й передачи, 1:15 червячный редуктор)
Колеса - 175/60/R14 на легкосплавных дисках от а/м Москвич 2141 масса одного колеса около 10,5 кг.
Для трансмиссии предусмотрено включение 3-й и 4-й передачи только при наличии специального ключа

6. Электропитание бортовой сети:
На светотехнику, вентиляцию, АКПП - 1 свинцовый АКБ 12В 72А/ч 
На двигатель - батарея из 4-х последовательно включенных свинцовых АКБ 12В*72А/ч

7. ЗАСАДА
Двигатель 420 Вт, 220В ПЕРЕМЕННОГО тока 13000 об./мин. с контроллером от стиральной машинки-автомат, питание двигателя идет через преобразователь напряжения 48-220В "чистый синус" КПД преобразователя 84-92% в зависимости от нагрузки
Почему именно так попробую пояснить (а вы сможете аргументировано опровергнуть)

Мотор стиралки сохраняет мощность в довольно широком диапазоне оборотов (по испытаниям от 400 до 130000 оборотов падение мощности незначительно)
С учетом высокооборотистости двигателя его небольшая мощность не порок а огромный плюс от АКБ потребуется кушать порядка 13А под максимальной нагрузкой к колесьям через редуктор 1:54 с потерей 20% будет приходить порядка 15-18 кВт мощности
Минус -  питание двигателя опасно для жизни следовательно потребуется "черный ящик" который в поле не открыть...

Опять же для приемлемого расшевеливания такой-же массы мотором постоянного тока надо 2-2,5 кВт, которые при 48В будут ЖРАТ (да именно так, без мягкого знака) порядка 60А

Это ад какой-то предлагаю отказаться от всех этих пунктов в пользу двигателя постоянного тока(коллекторный или безколлекторный, как хотите), можно китайский в сборе с дифференциалом на 1.5-2квт. Мощность для "расшевеливания" этого чуда техники будет нужна одинаковая, независимо от типа двигателя. На 420вт, из которых 50% останется в многочисленных муфтах-червяках-цепях-ремнях, оно поедет только по гладкому асфальту. 

[Steel RAT]

 AxelAg, пока вы ЭТО построите детям как раз стукнет 16 лет.
Может просто:
1. Купить убитую Оку.
2. Переварить и облегчить кузов.
3. На привод обычное мотор-колесо директ-драйв (или двигатель с редуктором) 1...3 КВт с включением через КПП.  Не будет вашей цепочки через 220В и проблем с моментом на асинхроннике, ремнями, шкивами и большим передаточным отношением. 
И вообще... будет виден свет в конце тоннеля. 

Накатаетесь на электроприводе, можно будет заняться спортом:
ссылка

[Nimble]

Лучше присоединяйтесь к созданию этой модели и не мучайтесь.Технология уже отработана годами.
ссылка
Вот работающий вариант.

Все что вы хотите уже есть в этих машинах,хаммер естественно мощнее и больше будет.

[big17]

Уф, какая интересная тема! Чуть позже найду время - тоже дам пачку советов 
Задумка по габаритам и массе очень напоминает мою (см. в подписи).

[big17]

Насчет печали с колесами согласен, но ставить от садовых тачек - бессмысленно, не выдержат, от квадрика - очень дорого, от карта - будут нелепо смотреться на 2-хметровом кузове, а если ставить от оки - выигрыш в массе - 700 граммов с колеса...
Так что кованые диски наше все, да и раздувать бюджет сильно не хочется

От квадрика дорогие - фирменные, которые к полярисам и ямахам. А простые китайские - не особо дорого.
У меня вот такие, покупал здесь: ссылка (3,5 руб. в сборе, но я брал до скачка бакса - по 2 т.р. за штуку)

[kol]

Машинку лучше сделать с запасом по мощности движка на киловата 3 хватит с лихвой и если есть куда ставить то мост от жигулей.

[AxelAg]

 AxelAg, пока вы ЭТО построите детям как раз стукнет 16 лет.
Может просто:
1. Купить убитую Оку.
2. Переварить и облегчить кузов.
3. На привод обычное мотор-колесо директ-драйв (или двигатель с редуктором) 1...3 КВт с включением через КПП.  Не будет вашей цепочки через 220В и проблем с моментом на асинхроннике, ремнями, шкивами и большим передаточным отношением. 
И вообще... будет виден свет в конце тоннеля. 

Накатаетесь на электроприводе, можно будет заняться спортом:
ссылка

Кузов Оки в металле весит 172 кг, облегчать там к сожалению нечего жесткость и так очень маленькая (лучше уж 968 запорожец брать) ну если только выкинуть капот,  крылья и двери, это снизит массу примерно на 35-40 кг

Т.е. 172 кг, подвеска примерно 50-60 кг, рулевое 8-12 кг, трансмиссия 32 кг, двигатель 4-8 кг, свинец  - 100-110 кг, сиденья и обивки - 30-40 кг, тормоза 12-15 кг, колеса 40-42 кг - итого снаряга будет в районе 450-500 кг, волочить сие придется моторчиком как минимум 5-6 кВт, что снизит автономность, либо, при переходе на ионы или полимеры будет стоить в районе крыла от шаттла

Со спортом (бензиновым) уже завязал стыдно 40-летнему дядьке на 41-м москвиче с древним мотором 1964 года разработки (правда существенно перепиленного вкупе с трансмиссией и подвеской разгоняющим 2141 подготовленный для соревнований с массой 670 кг, до сотни за 6,2, и проходящий асфальтовое кольцо диаметром 80 метров на скорости 110 км/ч без срыва в скольжение обижать малышей на вазовском переднем приводе с его недостаточной поворачиваемостью ) посему 2141 разобран, мотор с трансмиссией уехали во внутримкадье, а вот то что осталось будем частично применять в новом проекте

[AxelAg]

От квадрика дорогие - фирменные, которые к полярисам и ямахам. А простые китайские - не особо дорого.
У меня вот такие, покупал здесь: ссылка (3,5 руб. в сборе, но я брал до скачка бакса - по 2 т.р. за штуку)

А размеры и вес? а то по ссылке только фото и ценник

[AxelAg]

Машинку лучше сделать с запасом по мощности движка на киловата 3 хватит с лихвой и если есть куда ставить то мост от жигулей.

Мост от жигулей сразу идет в пешее эротическое путешествие, во первых тяжелый, во вторых будет плохо влиять на независимую заднюю подвеску, а в третьих патологически не люблю жигули всех модификаций кроме весты (как потрогаю руками, наверное тоже не полюблю  )

3 кВт на 48В - 62,5А тока это батарейки надо будет либо очень тяжелые, либо очень дорогие

[Steel RAT]

 AxelAg, тачка с массогабаритными характеристиками Оки со "свинцом" разгоняется двигателем 4 КВт до 40 км/ч.
Если у вас хватит пороху, можете вместо штатного кузова сварить раму под агрегаты ОКИ. Главное использовать комплект серийных решений не взирая на вес и разрывающие мозг "хотелки".
Это позволяет решить проблемы безопасности, надежности и взаимозаменяемости.
Да, в ущерб массе, динамике и оригинальности.