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[3D机/KT机] 低成本实现大功率F3A单浆减速组

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楼主
发表于 2023-4-24 18:52 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 小解 于 2023-4-24 18:58 编辑

先放验证阶段的成品图:
在大学期间搞限距载重设计时,曾经有一个设计方向是使用双电机齿轮减速,那时候齿轮配件的价格和维护成本都很高,装配间隙要求较高。我就设计了一套双电机皮带减速组,两个穿越机电机经过大概1/6.5的减速,驱动20寸浆,提供5公斤拉力,不过那时候已经接近毕业,不再主要负责竞赛方面的工作,后期使用的仍然是更早前设计的盘式电机直驱。但是我还是一直想设计一套更加可靠,高效,高功率的减速组。最近工作有暇,重新整理了一下,看到双天以及OS和德国某品牌出品的电机减速方案,正好手边有颗闲置的亚拓750MX电机,于是照猫画虎,设计了一套 功率3kw,减速比例1:5,驱动27寸桨的减速组.


设计图简单看一下,不是机械专业的,我画图就是自己看懂就行:



材料准备好:


安装过程拍了视频,以下是截图:


















最后的重量还没称,大皮带轮没有镂空还是很重的,有一些减重比较好的皮带轮比如SAB goblin直升机的主皮带轮,价格都去到290块一个了,非定制的标准皮带轮大概是20元。而且SAB齿数约是55T,达不到我需要的减速比。目前安装板使用的还是2mm椴木叠加胶合的木板,等确认皮带间隙以后会定制4mm碳纤维。

最终实现的整个减速组的成本真的非常的低廉下面总结一下:


不含电机和桨成本75元,含电机和桨成本800

再来看看德国精准的工业制造产物的价格:


当然一份价钱一分货,F3A是一项高水平的竞技运动,追求的就是极致,我本身是不玩F3A的,只是刚好做到这个,我是打算用在3m-4m级别的像真机上,减少油机的成本。在穷玩的路上砥砺前行。

最后欣赏 他山之玉 吧:
德国某品牌的:

双天的共轴:

OS的共轴:


其他:


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沙发
发表于 2023-4-24 20:03 | 只看该作者
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3
发表于 2023-4-25 21:32 | 只看该作者
是那个学校航模队的
来自苹果客户端来自苹果客户端
4
 楼主| 发表于 2023-4-26 10:05 | 只看该作者
Wou 发表于 2023-4-25 21:32
是那个学校航模队的

安徽大学,已经毕业两年了
5
发表于 2023-4-26 14:09 | 只看该作者
小解 发表于 2023-4-26 10:05
安徽大学,已经毕业两年了

好的谢谢
来自苹果客户端来自苹果客户端
6
发表于 2023-4-27 10:02 | 只看该作者
好奇问楼主是怎么算出来是能带27桨的呢
7
发表于 2023-4-29 22:26 | 只看该作者
不错不错,这个点赞一下。
8
发表于 2023-4-30 17:36 | 只看该作者
听说推力轴承不能用在高转速吧?一般直升机也就用深沟球轴承就可以了。
9
 楼主| 发表于 2023-5-4 12:07 | 只看该作者
顶风飞不动 发表于 2023-4-27 10:02
好奇问楼主是怎么算出来是能带27桨的呢

因为我现在手里正好有27的桨,哈哈哈,这只是一部分原因。我是穷玩吗,要根据现有设备计算。首先有两个参数是定下来的,电机的功率和螺旋桨尺寸。我平时用螺旋桨拉力计算器算转速和功率关系。BL750MX 570KV电机的参数如下:●輸入電壓:12S ●電流:100A/165A(5sec) ●輸出功率:4400W/7260W(5sec) ●KV值:530KV ●矽鋼片尺寸:4236

持续功率4400W,最大功率7260W,同步带的传动效率很高0.96-0.98之间,自己做的比较粗糙,算低一点,加上热损耗,桨上功率算0.85的话就是 持续:4400*0.85 = 3740W 峰值:7260*0.85 = 6170W
根据功率计算螺旋桨的转速:
这里主要参考的是输出功率,需用功率这一栏应该是适用于直驱电机,应该是包含热功率损耗和滑流损耗。这里的输出功率的计算方式我不太清楚,一般来说直升机电机压榨一些功率也很正常。那么定下转速基本上在5000转左右。
接下来根据电机转速计算减速比:
电机KV值570,使用12S电池,那么空载情况下转速应该是570KV*12S*4.2V = 28728转,28000/5000约等于5.7。实际使用时电池会有压降,满载一般来说单节压降在0.3V左右,那就是570KV*12S*3.9V = 26676转,26600/5000约等于5.3。
并且根据实际情况来看,3M标准件能找到最小的齿是12齿左右,那么减速比1/5需要的大同步轮为60齿,在尺寸和 重量上我都能接受。于是最终确定这样一套动力方案。

以上的计算都是偏保守的计算,如果不计算损耗,直接用电机峰值功率计算,那么螺旋桨转速在5700转,计算器数值会失真,可以搭配28寸桨,输出6kw功率,提供24kg拉力。


能驱动多大的桨主要还是看电机,以前搞竞赛,有些学校的天蝎星标称550W的2221电机可以压榨到1kw左右。
10
发表于 2023-5-4 12:47 | 只看该作者
本帖最后由 vincent722 于 2023-5-5 15:31 编辑

真赞,不知道有没有成品卖,我刚好还有两个12S的亚拓600和700MX电机,15年前自己用B2040 内转马达做了370减速组飞2米翼展的KT扳机在公园试飞,真是无知者无畏,当时的想法就是让飞机飞起来,至于控制舵面都还不会,后来还是靠本地的老师傅做的KT330学会飞固定翼的,前后飞了五六台,上树的都两三台,在20几米高的树上挂着,印象深刻,现在空间小,我都是玩小F3P,前几年定做了几百套1103~1106无刷减速组,对减速组有特别的情怀在
11
发表于 2023-5-5 15:19 | 只看该作者
vincent722 发表于 2023-5-4 12:47
真赞,不知道有没有成品卖,我刚好还有两个12S的亚拓600和700MX电机,15年前自己用B2040 内转马达做了减速 ...

跟你有一样的想法,对减速组有一定的情怀。再就是这样的设计可以给大点的像真机,不用特意买专用电机了,有些闲置的电机也能派上用场了
12
发表于 2023-5-5 15:32 | 只看该作者
真赞,不知道有没有成品卖,我刚好还有两个12S的亚拓600和700MX电机,15年前自己用B2040 内转马达做了370减速组飞2米翼展的KT扳机在公园试飞,真是无知者无畏,当时的想法就是让飞机飞起来,至于控制舵面都还不会,后来还是靠本地的老师傅做的KT330学会飞固定翼的,前后飞了五六台,上树的都两三台,在20几米高的树上挂着,印象深刻,现在空间小,我都是玩小F3P,前几年定做了几百套1103~1106无刷减速组,对减速组有特别的情怀在
13
发表于 2023-5-6 11:51 | 只看该作者
赞,小马拉大车的低成本方案,航模这东西就是这样其实成本就那样,价格都虚高,自己动手丰衣足食。
14
 楼主| 发表于 2023-5-8 11:37 | 只看该作者
vincent722 发表于 2023-5-5 15:32
真赞,不知道有没有成品卖,我刚好还有两个12S的亚拓600和700MX电机,15年前自己用B2040 内转马达做了370减 ...

你也很强。目前没有成品卖,等碳板测试ok了,我可以把图纸公开出来,本身没有什么特别难的技术,就是标准件攒一攒
15
发表于 2023-5-8 15:01 | 只看该作者
小解 发表于 2023-5-8 11:37
你也很强。目前没有成品卖,等碳板测试ok了,我可以把图纸公开出来,本身没有什么特别难的技术,就是标准 ...

还没飞过2米翼展的F3P,看来这个减速组做成了有希望,先攒技术,等退休后总有机会的,现在在城里屋子太小放不下暂时玩玩mini型的F3P,8克的无刷减速组飞100克的克80翼展翼展机子
16
发表于 2023-5-15 14:07 | 只看该作者
盘式电机这个错误的叫法我记得源自于某电子论坛的四轴diy项目
17
 楼主| 发表于 2023-5-15 17:34 | 只看该作者
stylecheng 发表于 2023-5-15 14:07
盘式电机这个错误的叫法我记得源自于某电子论坛的四轴diy项目

哈哈,我也忘记什么时候叫盘式电机的,可能是上学的时候跟学长学的,这个标准叫法不知道是什么
18
发表于 2023-5-18 20:12 | 只看该作者
问一下,有个地方我不懂,我玩的都是直驱的,减速组看见最多的应用地方就是玩具空心杯四轴上面的减速组。
通过减速组可以带动更大的桨,从而提升桨效率吗?

减速组用更大的桨意味着转速比直驱会更低转速。
想达到特定转速就肯定要提高电池电压。

想问的就是,相同型号的电机,直驱 和 有减速组的方式,相同电压下哪个拉力更大?
通过减速组的转化,更高的电压下,是否可再进一步压榨电机的动力?
19
发表于 2023-5-19 01:08 | 只看该作者
斯芬克斯 发表于 2023-5-18 20:12
问一下,有个地方我不懂,我玩的都是直驱的,减速组看见最多的应用地方就是玩具空心杯四轴上面的减速组。
...

一般的规律,kv低的电机线径细,圈数多,阻值大,电流就跑不上去,发热大。

譬如,
1个2000kv的1306。
1个6000kv的1306用齿轮3倍减速后也是2000kv。
前者会明显干不过后者。
不过目前的飞机一般都是动力过剩。也就没减速组什么事情了。

20
发表于 2023-5-24 15:58 | 只看该作者
本帖最后由 stylecheng 于 2023-5-25 20:32 编辑
小解 发表于 2023-5-15 17:34
哈哈,我也忘记什么时候叫盘式电机的,可能是上学的时候跟学长学的,这个标准叫法不知道是什么

盘式电机一般指轴向磁通永磁电机,航模上用的,像穿越机电机和750mx这些都是径向磁通的。
盘式电机可以做得很薄,但很薄的电机不一定就是盘式电机。
我印象中最开始是10年左右四轴刚兴起的时候,在那个有争议的阿X电子论坛(坛主很多争议,坛友还是很多牛逼人士),
某大神发了个MK四轴的DIY教程,那教程里面把薄一点的径向磁通的BLDC错叫成盘式电机了。
以至于那些年很多diy四轴的玩家都使用盘式电机去称呼薄一点的径向磁通的BLDC。
至于你说的盘式电机,我没看到,我觉得也就是薄一点的径向磁通的BLDC吧。
航模圈以前很多有意思的故事。比如马刀桨这个名称源自曾经的模型X国某网友抄袭国外diy的弯刀桨擅自改名叫马刀桨等等。
不过都已经是历史了。

下图出处:http://it.sohu.com/a/539445002_121124214 侵删。
左边轴向磁通,右边径向磁通



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