Wie kann ich die Rotationskraft und die Motorleistung berechnen, die erforderlich sind, um ein 5-Pfund-Blatt von einer horizontalen Position in eine vertikale Position von einem Ende zu heben?

Im Wesentlichen muss ich Folgendes wissen:

• Wie berechne ich die Rotationskraft entlang eines Drehpunkts? Gibt es eine Gleichung?
  
• Wie schwer ist ein 5-Pfund-Gegenstand am Drehpunkt , wenn sich der Drehpunkt in der Mitte befindet Point A(ich nehme an, dass er Point Asich auf halber Strecke zwischen dem an der Mautstelle befestigten Clip und der am Motor befestigten Welle befindet. ( Siehe Diagramm B. )
  
• Was ist die Maßeinheit für „ Kraft “? Newton?
  
• Wie kann ich die „ Kraft “-Messung in eine Gleichung einsetzen, um Pferdestärken (PS) zu finden? Was ist die Gleichung?
  
• Wie viel Pferdestärke (PS) benötigt ein Motor, um diese Funktion auszuführen?
• Wenn ich den Clip, der das 5-Pfund-Gatter hält, länger mache, sodass er sich näher an der Mitte des Gatters erstreckt, wird er dann den Drehpunkt bewegen und letztendlich die Arbeitsbelastung des Motors verringern? ( Siehe Diagramm D. )

Ich zeichnete ein sehr einfach zu lesendes Bild in Photoshop. Ich habe eine Idee für etwas, das ich zu Hause machen möchte, und ich muss wissen, welche Motorgröße ich verwenden soll.

Bitte beachten Sie: Das Blatt muss das Fahrzeug NICHT anhalten. Das Fahrzeug dient nur dazu, die Funktion besser verständlich zu machen. Stellen Sie es sich ähnlich wie eine Hebetür vor, durch die Sie gehen, um die Parkgebühr in einem Parkhaus zu bezahlen.

ps als ich die diagramme gezeichnet habe, habe ich einen kleinen fehler gemacht. Die Rotationsachse liegt nicht um den Anfangspunkt A. Zur Verdeutlichung, die Rotationsachse liegt tatsächlich, wie Sie wahrscheinlich vermutet haben, um die Welle, die direkt am Motor befestigt ist. In meinen Diagrammen ist der gestrichelte Umriss der Bewegung des Tors entlang der falschen Achse platziert. Ich hoffe, das stört dich nicht zu sehr.

Hier ist eine feste Rotationsachse:

• Ich hoffe, dass der Motor ein Typ mit Ausfallsicherung sein kann. Wenn die Last einen bestimmten Betrag überschreitet (z. B. wenn etwas Schweres auf das Tor gelegt wurde), wird der Motor nicht durchgebrannt, sondern abgeschaltet, wenn versucht wird, sich zu drehen an.
  
• Es muss auch in der Lage sein, rückwärts zu arbeiten (das Tor herunterzulassen). Der Zeitrahmen kann langsamer sein, um ihn herunterzulassen, vielleicht 3 bis 5 Sekunden.
  
• Anzuwendende Getriebeuntersetzung & Wirkungsgradverlust des Getriebes? Unbekannt, offen für Vorschläge
  
• Welche Art von Motor hast du vor zu verwenden? Offen für Vorschläge
  
• Wie planen Sie, es an der Vertikalen zu stoppen? Ich hoffe auf eine Kombination aus Schwerkraft und Motor, um den Trick zu machen.
  
• Ist dies eine Operation, die Sie 2- oder 3-mal oder 2- bis 3.000-mal durchführen möchten? Nach meinen Schätzungen wird es zwischen 1 und 10 Mal pro Tag verwendet. Bei sogar 20 Mal pro Tag, was sehr unwahrscheinlich 20 Mal an einem Tag überschreiten würde, dann sind 20 x 365 Tage x 50 Jahre eine schöne Lebensdauer. 365000 Operationen wären ein vernünftiges Szenario.

Basierend auf dem folgenden Wikipedia-Zitat klingt es so, dass ich zur Messung der erforderlichen Pferdestärken auch das Drehmoment (τ) und den Drehimpuls (ω) berechnen muss, da die folgenden Berechnungen davon ausgehen, dass Drehmoment und Drehimpuls bekannt sind.

Wikipedia-Quelle - PS

Die Formel zur Bestimmung der PS scheint zu sein:

und das Endergebnis hat die Form: wobei "x" die unbekannte Variable ist (sagen Sie mir, wenn ich falsch liege).

Wenn Drehmoment und Winkelgeschwindigkeit bekannt sind , kann die Leistung unter Verwendung eines kohärenten Einheitensystems (z. B. SI ) unter Verwendung der Beziehung berechnet werden;

P = τω wobei P die Leistung, τ das Drehmoment und ω die Winkelgeschwindigkeit ist. Bei Verwendung anderer Einheiten oder wenn die Geschwindigkeit in Umdrehungen pro Zeiteinheit und nicht in Bogenmaß angegeben ist, muss ein Umrechnungsfaktor einbezogen werden. Wenn das Drehmoment in Pound-Foot-Einheiten angegeben ist, ist die Drehzahl (f) in U/min und die erforderliche Leistung in PS angegeben: Die Konstante 5252 ist der gerundete Wert von (33.000 ft·lbf/min)/(2π rad/rev).

Wenn das Drehmoment in Zoll-Pfund angegeben ist:

Die Konstante 63.025 ist der gerundete Wert von (33.000 ft·lbf/min) x (12 in/ft)/(2π rad/rev).

Hinweis: Die Zahl 33.000 (und damit 5252) existiert, weil: 1 PS = 33.000 ft-lbf/min.
Ich gehe davon aus, dass die Zahl 5252 für 1 Umdrehung bei 1 PS steht (sagen Sie mir, wenn ich falsch liege).

Aus Gründen der Klarheit, in den obigen Gleichungen, von dem, was ich sehen kann:

Drehmoment τ = , und
Drehimpuls ω =

Daher liegt es nahe, dass ich auch Drehmoment (τ) und Drehimpuls (ω) finden und ihre Formeln kennen muss:

Drehmoment (τ) :

Laut Wikipedia über Drehmoment ,

wo:

τ ist der Drehmomentvektor und τ ist die Größe des Drehmoments,
r ist der Verschiebungsvektor (ein Vektor von dem Punkt, an dem das Drehmoment gemessen wird, bis zu dem Punkt, an dem die Kraft ausgeübt wird),
F ist der Kraftvektor,
x bezeichnet das Kreuzprodukt ,
θ ist der Winkel zwischen dem Kraftvektor und dem Hebelarmvektor.

Ich weiß nicht, wie man r , F , sin oder θ berechnet .

Drehimpuls (ω) :

Laut Wikipedia zur Drehzahl ,

wobei , die Winkelgeschwindigkeit in Grad pro Sekunde ist.

Beispielsweise kann ein Schrittmotor pro Sekunde genau eine vollständige Umdrehung ausführen. Seine Winkelgeschwindigkeit beträgt 360 Grad pro Sekunde (360 ° / s) oder 2 π Radian pro Sekunde (2 π rad / s), während die Rotationsgeschwindigkeit 60 U / min beträgt.