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Como fazer um carro de corrida todo-o-terreno a partir de um quadriciclo infantil



Nada neste mundo dura para sempre, mas alguns produtos chineses simplesmente surpreendem com sua "durabilidade". Vou contar sobre minha experiência em modernizar o ATV infantil.

O que temos: um ATV KL-789 infantil com pequenas avarias, um pouco de tempo livre e um desejo de enfiar um arduino sobrecarregado lá.

O que queremos obter: algo que funcione por mais de um mês, de preferência com melhores características de corrida.

O ATV possui dois motores coletores RS550 para 12V, com uma velocidade do eixo de 19300 rpm em marcha lenta, conectada às rodas traseiras com um diâmetro de ~ 30 cm através de caixas de velocidades com uma relação de transmissão de ~ 131. Matemática simples sugere que a velocidade máxima de um determinado veículo seja 19300/131/60 * 3,14 * 0,3 = 2,31 m / s ou 8,3 km / h. Na prática, viaja aproximadamente 7 km / h. Durante a seleção de novos componentes, lutei com o desejo de obter velocidade máxima e com o medo de que esse veículo fosse perigoso demais para as crianças. Portanto, foi decidido que ele deveria ir 1,5-2 vezes mais rápido. Além dos motores, fiquei decepcionado:

  • Bateria Gel 12V 10Ah, perdendo a maior parte da capacidade em alta corrente de descarga
  • Sistema de gestão. A primeira velocidade é o pedal, os motores são conectados em série. A segunda velocidade é a alavanca no volante, os motores são conectados em paralelo. O freio é automático quando o pedal é solto, os enrolamentos do motor se fecham. Esse circuito leva a um início muito abrupto, completa falta de rolamento livre, o mesmo freio abrupto, tudo isso leva a altas cargas de corrente (o botão do pedal derreteu durante o mês de operação) e cargas mecânicas nas caixas de engrenagens e nas rodas, sem mencionar o banal e o conforto dirigir
  • Fios de energia Seção 0.75-1 sq. mm, que com correntes nominais de 20A são aquecidas a uma temperatura significativa

I.e. Eu não gostei absolutamente de toda a eletricidade. Após um pouco de reflexão, decidiu-se usar:


Além disso, para reduzir o ruído das rodas de plástico e melhorar o conforto de condução, foram comprados 4 pneus de 12,5 "para carrinhos de bebê, após os quais foram submetidos a um pequeno refinamento com uma faca de escritório e, em seguida, foram puxados nas rodas do ATV e presos com parafusos auto-atarraxantes:



quando tudo chegava, eu estava montei um protótipo nos meus joelhos, verificou-se que os motores, mesmo sem carga, aquecem até 70 graus em 3-5 minutos de operação, tive que comprar dois coolers para eles, e os reguladores, pelo contrário, não esquentam mesmo com os ventiladores desligados (olhando para o futuro, eles também não esquentam em um ATV sob carga). Porque Como temos dois motores de dois lados diferentes, foi necessário resolver outro problema - os motores de toque giram apenas em uma direção. Inicialmente, planejava-se desmontar um motor e girar o sensor nele 180 graus ... mas a realidade mostrou que isso não pode ser feito com pouco sangue. Além disso, durante os experimentos com o sensor e os tempos, um dos reguladores se queimou parcialmente; como resultado, recusei o sensor e os conectei como BCs regulares. O sensor em si consiste em três sensores Hall que rastreiam a posição do rotor e um sensor de temperatura. Foi decidido não deixar toda essa economia, mas conectá-lo ao MK e usá-lo como um sensor de temperatura do motor, um sensor de velocidade do motor e, posteriormente,conhecendo a relação de transmissão - e como um sensor de velocidade.

A biblioteca pwmservo era um pouco intrigante, foi projetada para controlar servos (no meu caso, reguladores) por meio de um PWM de hardware, com uma precisão de 1 grau, apenas 180 estados, e a direção "para frente" é apenas metade da faixa, ou seja, 90 estados. Pareceu-me que isso não basta, eu tive que editar a biblioteca em detrimento do arduin de plataforma cruzada (resultou apenas para controladores com 16 MHz), o resultado foram 1000 estados em cada direção (a unidade tem 0,5 μs de duração PWM, PWM de 1 a 2 ms).

Depois que o trabalho "no joelho" foi mais ou menos depurado, toda essa economia foi instalada em uma moto-quatro:

Foto


+ :



( , , ):



Porque a potência acabou por ser superior a 500 W, era necessário limitar a taxa de aumento do gás; se você aumentar o gás bruscamente para o máximo, a potência aumentará suavemente e atingirá seu máximo em cerca de 3 segundos. Estou certo de que, sem isso, ocorreria um efeito de substituição instantânea.

Em geral, aqui está uma gravação de vídeo por telemetria na tela do telefone, tudo é visível lá, apenas devido ao sensor de velocidade levemente dobrado no motor esquerdo (coluna verde esquerda), os dados de velocidade são subestimados, a velocidade máxima alcançada com baterias novas é de 18 km / h.
Os valores das colunas: azul - temperatura do motor em graus, verde - rotação do motor em rpm, laranja - potência fornecida aos motores em números convencionais de 0 a 1000, posição do manípulo a gás cinza.



E aqui está como vai:





Eu não me arrastei ... está parado, mas eu dirigi no próprio ATV e, a julgar pela telemetria, ele absolutamente não se importa com quem está no topo



No primeiro vídeo no início, uma crise é ouvida. Na primeira noite, as caixas de velocidades estavam completamente fora de serviço. O problema acabou sendo que as caixas de engrenagens consistiam em engrenagens de nylon girando em um eixo de aço de 9 mm sem rolamentos, então a força de atrito das engrenagens era tão grande que o meio de uma caixa de engrenagens simplesmente derreteu e o alinhamento foi perdido. Em outra engrenagem, a engrenagem foi soldada no eixo, e o eixo começou a girar no corpo e a derreter, como resultado do qual a engrenagem também perdeu o alinhamento.

Para resolver esse problema, precisávamos de:


Os eixos eram novos de 5 mm, então eu tive que imprimir em buchas de impressora 3D com um diâmetro externo de 9 mm (como os eixos antigos) e os 5 mm internos, para poder instalar os novos eixos na caixa de engrenagens antiga, com orifícios de 11 mm com 5 mm de profundidade ambos os lados (assentos de rolamento). As engrenagens agora estão montadas em rolamentos e também abundantemente lubrificadas com litol, e por mais de seis meses tudo está funcionando perfeitamente em qualquer condição:

Foto








Mas não paro por aí, o próximo passo são as marchas personalizadas da caixa de câmbio, a fim de aumentar a velocidade para 25-30 km / h.



As crianças aprendem muito rapidamente e já lidam perfeitamente com a curva de 90 graus com um pouco de frenagem e, depois, com o gás agudo na saída da curva.

Um esboço, uma biblioteca pwmservo modificada, pode ser baixada aqui , tudo isso em forma de rascunho, há muito código inacabado e de depuração no código, pelo qual peço desculpas antecipadamente.

Source: https://habr.com/ru/post/pt396209/

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