Тяговый электродвигатель для болотохода с электрической трансмиссией

[aclon]

(перенесу вопрос из конца стены текста в начало)
Ну и наконец-то вопрос по теме созданной темы )... Какой тип электродвигателей порекомендуете для вышеописанного применения? И подходящие модели. И схемы приводов на колесо.
А уж определившись с двигателями плясать от них по схеме управления и подбору электрогенераторов.


Добрый день.
Поизучал опыт самоделкиных по электротранспорту и самоделкиных по болотоходам. Но почему-то вариантов электроболотоходов практически не представлено.
Хотя по грубым прикидкам можно на массе механической трансмиссии сэкономить пару центнеров, что для лёгкого болотохода ОЧЕНЬ важно. Не говоря уже о повышению надёжности. Максимум серийных комплектующих и минимум самовыточенных и прикрученных абы как.
Как правило делаются аккумуляторные электрокаракаты для покатушек по снегу, а проектов для например поездок за клюквой и брусникой нет вообще.
Для сбора ягоды необходимо группу собирателей привезти до пункта куда ещё можно добраться на обычном автомобиле.Как правило это ближайший посёлок либо часто используемое место стоянки на краю рямов. До которого и обратно болотоходу нужно ещё добраться (своим ходом, на буксировки или на прицепе). Далее загрузившись на болотоход группа едет 3-20 км до места сбора. По пути возможно пересечение небольших речушек до 20-30 метров. Собранный урожай болотоходом вывозится до места стоянки. Так и курсировать туда-сюда с грузом ягоды/пассажирами. Т.е. скорость болотохода должна быть 1-3 км/ч минимальная по кочкам моховым с поваленными деревьями ну и 15-25 км/ч максимальная по грунтовке.

Поизучав конструкции болотоходов, электротранспорта и главное СФЕРЫ ПЛАНИРУЕМОГО ПРИМЕНЕНИЯ вырисовывается следующая компоновка.

Лёгкий 4х4 болотоход на шинах низкого давления (Пожалуй ободранки). Без закрытой кабины . Полная масса (с водителем и грузом/пассажирами до 500 кг). Продиктовано требованиями проходимости и возможности вытолкать сломавшуюся машину руками. Ориентируюсь на 200 кг сам транспорт +300 кг водитель с грузом. 200 кг болотоход вполне реально вытолкать вручную случись что (а рано или поздно случится)
Соединение передней и задней частей болотохода "Переломкой". Независимые подвески на каждое колесо.
Рассматриваю вариант в качестве задней половинки использовать полуприцеп легкового автомобиля (уже имеется). При движении по дорогам общего пользования передняя часть и шины с задней (вместо них ставятся родные с полуприцепа) грузятся на полуприцеп. А возле болота колёса полуприцепа меняются на ободранки, передняя часть сгружается и прицепляется к задней. При такой схеме перемещения автоматически снимается вопрос с регистрацией самоходного транспортного средства со всеми вытекающими отсюда финансовыми и конструктивными проблемами. (сама регистрация со взятками при техосмотре, споры с безграмотными/жадными гаишниками, налог ежегодный, получение прав на трактор и ограничения на конструктивные решения в болотоходе)
Электромеханическая трансмиссия. Вариант с аккумуляторами не подходит. Тяжёлые (сожрут всю полезную нагрузку, а если грузить груз некуда то зачем тогда болотоход?), дорогие и ёмкость совершенно недостаточная для длительной работы вдали от розетки (напомню что требуется ездить буквально весь день с утра до вечера и неделями весь сезон. А розетки в болоте нет)
ДВС с совмещённым генератором размещается на заднем прицепе (чтобы меньше горбатится при погрузке передней на заднюю). Двигатель бензиновый, так как хоть дизельный и надёжнее (пусть и тяжелее), но владельцы дизельных автомобилей сильно сетуют на говённое качество дизтоплива в рф.
Причём двигателей 2 штуки. Один на привод передних колёс, второй - задних. В случае поломки одного из них (не если, а когда) посреди болота можно будет выползти на втором для ремонта.
Причём в перспективе сохраняется возможность пристыковки третьего полуприцепа также с установленным электрогенератором и тяговыми двигателями. Для повышения общей грузоподъёмности. Этакой змейкой ехать )
Рулевая колонка отсутствует ( что тоже снижает массу). Управлять скоростью вращения каждого колеса можно отдельно в случае отдельного электродвигателя на каждое колесо. Ну и плюс переломка облегчит поворот.  Не забывайте что речь идёт не о высокий скоростях движения.
Аккумуляторы не нужны и даже вредны. Даже для буферных задач для равномерной нагрузки на бензогенераторы химические не подойдут, не успеют заряжаться при малой ёмкости, Разве-что использовать небольшой буфер из ионисторов, для сглаживания пиков потребления и создания возможности форсировать электродвигатели в несколько раз на несколько секунд для преодоления особо сложного препятствия или разгона с места по грунтовке, без необходимости применять бензогенератор по мощности в 2-3 раза превышающий среднее потребление.

Тяговые электродвигатели и как их соединить с колёсами....Вот тут моя мысль и завязла ) Слишком уж много разновидностей электродвигателей с принципиально разными характеристиками и слишком уж специфичное планируется применение.
Те что применяются для электровелосипедов и даже электроавтомобилей рассчитаны всё таки на высокие скорости движения и высокие обороты и высокое напряжение. Интересный вариант использования двигателей от электропогрузчиков, но они к сожалению слишком большой мощности и совсем уж безобразно тяжёлые да и обороты 1000-2000 в мин. нужно на каждое колесу по редуктору. Тот-же немного избыточный по мощности МТ-4 с мощностью на валу 1,6 киловатта весит 87 килограмм. Это несерьёзно.
Особенно сильно ограничивает выбор именно опасность высокого напряжения, ведь ездить придётся по сырому болоту, реке, под дождём. Поэтому 48 вольт уже предел и то не уверен в безопасности.
Основной режим движения болотохода это низкая скорость с высоким моментом.
При использовании колёс 1200 мм получается частота их вращения должна меняться грубо говоря с 10 до 100 об/мин для движения со скоростью 3-25 км/ч
Поизучав другие проекты болотоходов и электровездеходов выходит что для достижения необходимых ТТХ потребуется суммарная мощность приводов 4-6 киловатт. К сожалению точнее не могу понять и посчитать. Т.е. 4 электродвигателя по 1- 1,5 киловатта

[FX_888]

Полная масса (с водителем и грузом/пассажирами до 500 кг). Продиктовано требованиями проходимости и возможности вытолкать сломавшуюся машину руками. Ориентируюсь на 200 кг сам транспорт +300 кг водитель с грузом. 200 кг болотоход вполне реально вытолкать вручную случись что (а рано или поздно случится)

Нереальные ожидания.
потому что

на шинах низкого давления (Пожалуй ободранки)

это уже килограммов 200, мы ведь плавать хотим да  и диаметр нам нужен 1000+:)

полуприцеп легкового автомобиля (уже имеется)

это тоже килограммов 100 и приставленные к нему большие колеса дадут вам негабаритное ТС, замучаетесь с транспортировкой.

Причём двигателей 2 штуки

даже по 4-6КВт это 70-80кг
ну и остальные фантазии с аналогичными нестыковками тоже не добавляют реализма

[aclon]

ободранки 4 колеса В СБОРЕ (вместе с диском) по 20-25 килограмм=80-100 килограмм
2 бензогенератора СУММАРНОЙ мощностью в 4-6 киловатт. т..е 2 по 2-3 а не 2 по 4-6. это 40-50 кг
полуприцеп пожалуй придётся переделать для облегчения. но да 50 кг на раму двухосевую с подвесками это я погорячился. но в 100 кг нужно постараться уложится.
это 220-250 кг
остаются электродвигатели. тут вопрос...во всяких электромотоциклах используются буквально по 3-4 кг двигатели. мощностью в киловатты а в электропогрузчиках аналогичной мощности под центнер.
по негабаритным ТС с большими колёсами и мучением транспортировки...ну я же написал. лёгким движением газового ключа болотоход с большими колёсами превращается...в полуприцеп с маленькими колёсами загруженным всем остальным

в любом случае дело не в том сколько будет весить такой электроболотоход а в том насколько он будет легче аналогичного с механической трансмиссией
1. 2 задних моста ваза с дифференциалами по 52 кг каждый. уже 104 кг
2. сцепление
3. КПП
4. раздатка
5. 2 кардана
6. рулевое
ориентировочно всё это весит 230 кг. и это 4х4 привод, которого недостаточно по грузоподъёмности. с 6х6 всё ещё хуже
и всё это можно заменить 4-мя тяговыми электродвигателями + 2 генератора на бензиновых движках (а сами бензиновые двигатели так и так нужны. их из расчёта выбрасываем). Уложившись в 50 кг суммарной массы электродвигателей имеем в выйгрыше 180 кг полезной нагрузки для груза, что составляет порядка трети полной массы.
Осталось всего ничего, подобрать подходящие электродвигатели )

[edw123]

и всё это можно заменить 4-мя тяговыми электродвигателями + 2 генератора на бензиновых движках (а сами бензиновые двигатели так и так нужны. их из расчёта выбрасываем). Уложившись в 50 кг суммарной массы электродвигателей имеем в выйгрыше 180 кг полезной нагрузки для груза, что составляет порядка трети полной массы.

Посчитайте ещё без электрочасти с её интеллигентными контроллерами и проводкой. Берёте два скутера или питбайка, редуктор, неразрезную ось, маневрировать в сочленении.

[SMILE1]

При использовании колёс 1200 мм получается частота их вращения должна меняться грубо говоря с 10 до 100 об/мин для движения со скоростью 3-25 км/ч
Поизучав другие проекты болотоходов и электровездеходов выходит что для достижения необходимых ТТХ потребуется суммарная мощность приводов 4-6 киловатт. К сожалению точнее не могу понять и посчитать. Т.е. 4 электродвигателя по 1- 1,5 киловатта

В переводе на понятный вам нужны двигатели на 1000Вт при 1рад/сек.
Это невозможно... пока.
У этого электродвигателя получается момент 1000Нм.
И такие двигатели весят за 200кг.

Но решения вопроса другими путями существуют. Посмотрите вот на такой агрегат. Он точно неинтересен для гаишника и их можно объединять в поезда.
https://rutube.ru/video/dce6c9af3e8d14a53678101f26f5c2a9/

Спойлер

...разработка, где использован принцип мотор-колеса на шинах низкого давления. В каждом колесе мотор 2 л.с.
Максимальная скорость двухколёсного пневмомодуля - 40 км/ч( 5 км/ч по воде), вес - 39 кг.
Сборка- разборка занимает не более 5 минут для погрузки в багажник любого автомобиля ( при наличии быстрого компрессора ). Возможно прменение как одного пневмо-мотор-колеса в качестве движетеля саней, так и соединение по принципу " ломающейся рамы" 2х,3х или 4х спаренных пневмомодулей, что обеспечит просто невероятную проходимость в условиях сильно пересечённого рельефа.

[edw123]

Забыли наверно многие, что делалось самодельщиками 10 лет назад) hirurg сделал свой электровездеход на трех пневмоколесах и ДПТ 1КВт в каждом колесе. Редуктор был открытый, шестеренчатый, одноступенчатый и двигатель на постоянных магнитах толи от чпу, толи от магнитного накопителя

Тут задача посложнее по весу и количеству пассажиров.

[residentivan]

Допустим, что вам удастся собрать на ободрышах переломку, весом в 200кг.  Особой прочностью она отличаться не будет, и передвигаться самостоятельно по всей видимости тоже.

Одна рама с сидениями и узлом переломки и рулевым не сможет весить менее 100кг. Про ободрыши вообще интересно, т.к. все зависит от шины, из которой это будет сделано. Ободрыши весят ОТ 20кг (из грузовых или тележных шин), для них нужны будут камеры (+7-10кг), диски, или обода (+10-20кг), про ступицы молчу.

Из всего, что более менее доступно из моторов-все требует редукции. Нет такого мотора, который бы вы могли приладить напрямую, и получить желаемый результат. Во всяком случае я о таких не слышал.

Допустим, что у вас все-же получилось сделать аппарат весом в 500кг (хрен с ним, пусть с нагрузкой). Представьте, какое сопротивление вращению будет при пересечении трясин? В пару раз больше, чем по песку, или раз в десять больше, чем по дороге...

Я это к чему: вы без механической трансмиссии (желательно с раздаткой) не обойдетесь. Учитывая, какая мощность нужна для того, чтобы оно поехало, то и мотор нужен соответствующий. Допустим вам нужен двадцати сильный бензиновый мотор для того, чтобы оно ехало само. Если не принимать во внимание разницу моментов на бензине и электричестве, то электрический на месте бензинового должен быть не слабже, но для генерации 20сил нужен генератор на 25. Считаем?
Двигатель на 25 сил бензиновый, генератор для выработки этих сил, и мотор для привода на 20 сил. Это из расчета, что он будет один на все колеса (можно разделить на 4 по 5 сил на колесо, к примеру).
Я все правильно понял?

[aclon]

В общем как я понял речь идёт о том, что при посадке колёс непосредственно на ось электродвигателей проблема в том, что нет электродвигателей способных ДЛИТЕЛЬНОЕ ВРЕМЯ развивать необходимый момент на низких буквально нулевых оборотах и способных при этом раскручиваться до 100 об/мин при более скоростном движении.
А как же вентильно-индукторные двигатели? Почитал вроде как раз такие характеристики у них. Полный момент на низах и простое увеличение скорости вращения.

Хотелось бы обойтись без редукторов на каждом колесе. Лишнее усложнение, удорожание конструкции и снижение кпд, а главное снижение надёжности...ведь все эти шестерёнки явно будет самое слабое звено во всём транспорте наравне с бензодвигателями. Правда колеса 4 и редукторов 4....выход из строя одного некритичен. Выехать на ремонт можно и на трёх.

И да... просьба не вести речь с доказательствами о НЕВОЗМОЖНОСТИ создания болотоходов подобного класса по массе и мощности с ДВС. Вполне успешно эксплуатируется множество машин с механической трансмиссией 4х4 с собственной массой 400-500 кг и ДВС в 13-15 лошадей гоняющих до 40 км/ч по грунтовке.
Ещё раз подчеркну, речь в теме идёт всего-лишь о замене полноприводной механической трансмиссии в подобных агрегатах на электрическую в целях снижения собственной массы и повышения надёжности.

[slav]

И да... просьба не вести речь о НЕВОЗМОЖНОСТИ создания болотоходов подобного класса по массе и мощности ДВС. Вполне успешно эксплуатируется множество машин с механической трансмиссией 4х4 с собственной массой 400-500 кг и ДВС в 13-15 лошадей гоняющих до 40 км/ч по грунтовке.

У них коробки передач , замените ДВС на электродвигатель и всё будет много проще и реальнее остальных схем привода (моторколесо) !   

[edw123]

У них коробки передач , замените ДВС на электродвигатель и всё будет много проще и реальнее остальных схем привода (моторколесо) !

Сильно проще не будет, а вот надёжность сильно уменьшится - надо много сил и денег потратить, чтобы электроступицу сделать пригодной для тяжелого болота да и вес явно выше получается.

[aclon]

Сильно проще не будет, а вот надёжность сильно уменьшится - надо много сил и денег потратить, чтобы электроступицу сделать пригодной для тяжелого болота да и вес явно выше получается.

Да не имеет значения масса колеса. Не гонки же устраивать по ухабам, где эта неподрессоренная масса критична. Главное суммарная масса транспорта.

У них коробки передач , замените ДВС на электродвигатель и всё будет много проще и реальнее остальных схем привода (моторколесо) !

А может всё таки стоит прочитать вопрос прежде чем на него отвечать? Речи о избавлении от ДВС и замене его электродвижком с аккумуляторами не стоит. Речь о замене механической трансмиссии на электрическую.

Единственная реальная идея которая в голове пока крутится это использовать 4 самых наидешёвеньких асинхронника и пускать их через ремённую передачу на самодельный редуктор с тремя шкивами, выполненный непосредственно на диске колеса. И так на каждое колесо ) Надо передачу переключить - слазишь с кресла и вручную переставляешь все 4 ремня на другой шкив.
Учитывая цели болотохода у него будет только 2 скоростных режима. Движение по болоту с постоянной скоростью 3 км/ч и движение по грунтовке размокшей с постоянной скоростью 20 км/ч. Т.е. регулирование скорости особо даже не требуется. Т.е. вариант с ручным перекидыванием ремней, изображая тем самым КПП, вполне допустим.
Либо привод колеса подобно трому. Какой-нибудь плотнорезиновый валик на вал электродвигателя и его плотно прижимать к шине. Чтобы сама шина и была редуктором. Но тогда скорости не переключить вообще никак.

[slav]

\\\\\\

Лёгкий 4х4 болотоход на шинах низкого давления (Пожалуй ободранки). Без закрытой кабины .\\\\\   

Типа такого , но меньшего масштаба??!    Вес москвичевского моста 34 кг (без тормозных барабанов и щитков с колодками )

При скрупулёзном исполнении механика может победить по весу !

Это так , к слову , не настаиваю ! 

           

[aclon]

Типа такого , но меньшего масштаба??! 

Именно подобное. и по габаритам такое.
Но конечно без будки сзади. Чисто платформы с бортами между задними и передними колёсами. Лишь-бы груз не падал.
На фото видно что там одна коробка передач весит огого ) металлу не жалели конструкторы советских кпп. Да и правда тонна массы автомобиля  туда-тонна сюда, какая разница

[residentivan]

Никак не пойму, вы хотите использовать готовый асинхронник? На каком напряжении будет работать мотор?

Как ведет себя ременной привод (именно ремень со шкивом) при попадании на него воды? Не проще ли использовать цепь и звезду в половину колеса?

Фрикционный привод не пригоден для такой техники. Еще раз вспомните массу, которую хотите получить и примерно прикиньте нагрузку на колеса при прохождении грязи/песка/болота. Для фрикционного привода нужно, чтобы контакт с колесом был очень хорошим, а учитывая то, что оно будет с низким давлением и не всегда чистым-не самый лучший вариант.

[edw123]

Да не имеет значения масса колеса. Не гонки же устраивать по ухабам, где эта неподрессоренная масса критична. Главное суммарная масса транспорта.

Да не колеса, а всего. 4 мотора с редукторами на нужный колёсный момент во сколько раз будут тяжелее 2х редукторов и 2х осей? Генераторы, не сами двс - понимаете вес?
Ремни в грязи - не прокатит.
Я внимательно читал и как раз и сомневаюсь в реальном профите именно от электротрансмиссии для указанного транспорта.
[user]biv4[/user], "Регулируемый электропривод тем и хорош что не нуждается в КПП" - это что? На какой максимальный момент?

[aclon]

Да не колеса, а всего. 4 мотора с редукторами на нужный колёсный момент во сколько раз будут тяжелее 2х редукторов и 2х осей? Генераторы, не сами двс - понимаете вес?
Ремни в грязи - не прокатит.
Я внимательно читал и как раз и сомневаюсь в реальном профите именно от электротрансмиссии для указанного транспорта.

Ну так при 4 двигателях и 4 редукторах каждый из них нужно в 2 раза меньшей мощности и в 2 раза меньшим моментом чем с 2 двигателями+2 редуктора.
Не говоря уже о том что добавится масса полуосей. Плюс если по 1 двигателю на ось то потребуется рулевое управление механическое, а это тоже цена и масса. А если по 1 на борт это усложнение передачи тяги на сами колёса + полная невозможность движения при выходе из строя одного тягового электродвигателя.
А по профиту от электротрансмиссии...так профит от неё =230 кг - масса тяговых двигателей с редукторами, генераторами, контроллерами и проводами. 230 кг это как уже упоминал цена вопроса полного привода 4х4.
А сколько будет весить "тяговых двигателей с редукторами, генераторами, контроллерами и проводами" в том и вопрос. Для этого необходимо определится с тем, какой из низковольтовых электродвигателей подходит для задачи, после этого посчитать массу электротрансмиссии, а уже после этого решать о профите.
Причём 230 кг механический полный привод это при использовании 1 двс, 1 сцепление, 1 кпп 1 раздатка. Выход из строя любого элемента и всё... застреваешь в болоте с аппаратом собственной массы в 500 кг.
Как его вытаскивать? И как самому выбраться, чтобы позвать другой болотоход на помощь? Ведь будут заезды и туда где пешком просто не пройти и мобильной связи нет.
Пользователи подобных аппаратов просто возят с собой запас часто ломающихся деталей, но ведь всё с собой не увезёшь. Да и и опять таки лишняя нагрузка.
Даже если электрическая будет весить столько-же это тоже-самое может быть в виде 2 параллельных систем. Что на порядок снижает шансы застрять неисправным в болоте.
 

Как ведет себя ременной привод (именно ремень со шкивом) при попадании на него воды? Не проще ли использовать цепь и звезду в половину колеса?

Да пожалуй лучше цепной. Благо точно известно, что подобный привод успешно эксплуатируется на болотоходах лёгких.

Фрикционный привод не пригоден для такой техники.

А применяется и такой вариант в выпускаемых полупромышленными объёмами аппаратах.


Т.е. по 1 такому зубчатому приводу на каждое колесо а электродвигатели уже крутят их.

[residentivan]

С такого привода ободрыши обдерутся полностью-раз, во вторых будет определенно проблематично ободрать настолько точно колеса, но это уже второй момент. Данный привод больше шестеренчатый, чем фрикционный))) Не важно.

Не сложно посчитать, какой момент вам нужен. Возьмите любой бензиновый каракат или переломку (благо в ютубе можно найти массу примеров), исходя из характристики двигателя и трансмиссий/редукторов можно высчитать, какой момент передается на колеса. Зная момент можете посчитать, какой нужен вам, уже от этого будете думать, какая редукция при каком двигателе вам нужна.