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初レース参加♪

4月22日にあったミニ四駆のレースに子供たちと初出場しました。

クラスはチューンモータ限定クラスとオープンクラスがありました。

初めてと言うこともあり、完走を目標として、チューンモータ限定クラスに出る予定だったけど、エントリーの仕方を間違ったのか、両方に出場しちゃいました。

結果は坊主、姉ちゃん共に1回戦勝利!!

パパはコースアウト、敗者復活戦でもコースアウト。。。
マスダンパー付けたり、アトミックからトルクチューンに替えたりしたけど改善できませんでした。

マシンが遅すぎて、いつものコースだとコースアウトしたことなかったから、大混乱でした。

レース終わってから、ようやく何が起こってコースアウトしたのか分かって来ました。

初めはスロープに斜めに突っ込んで、ジャンプで飛び出したのかと思ったけど、行った対策がどれも効果なしだったので、恐らくジャンプ後、着地で後輪が跳ねたのだと思います。

これから少しずつ経験つんで、うまくセッティング出きるようになっていこうっと♪

<今回のセッティング>
タイヤ:ローハイトタイヤ
ギア比:3.5
モータ:お子達はトルクチューン
   パパはアトミックチューン、敗者復活戦ではトルクチューン
ローラ:Φ19低摩擦プラローラ 前2個、後ろ4個
ローラ間隔:103mm

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ミニ四駆の基本設定

色々計算してみました。
コース持ってないので、悪魔でスペックから計算しただけですが。
忘備録として概要のみ記載しておきます。

<概要>
計算結果は、WEB上で皆さんが言っている通りの結果でした。目新しいことは何もないです。

1)肉抜きレベルの軽量化はほぼ無意味。
 重量140g前後のマシンで数g程度削っても、加速度に及ぼす影響は数%以下で誤差レベルです。

2)ギア比3.7は基本的に使えない。3.5と4.0がメイン。

 ギアの中心間距離がギア比3.7のみ変です。
 実物の寸法測ってませんが、他のギア比に対して軸間の距離を0.2mm短くしないと適正なギヤの噛み合わせにならないです。
 もしかしたら剛性が低く捻れやすいシャーシでは意味出てくるかもしれませんが。。

3)トルク、速度調整は基本はタイヤ径の変更で行う。
 それでダメならモータの種類変更。

4)チューンモータ限定では、短距離のレースならアトミック、消費電力の気になるレースならトルクチューンが向いている。
両者はギア比、タイヤ径の選択でほぼ誤差レベルの性能差に調整できそうです。
電圧が高いうちはアトミックの方が良さそうです。
設定の自由度はアトミックの方が大きいので、試走を沢山できるならアトミック、試走をあまりできない場合はトルクチューン。


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ミニ四駆のモータの最大トルク測定

モータの適正トルクや回転数は購入したときのパックの裏面に記載があります。
でも最高回転数、最大トルクのどちらかが分からないとDCモータの特性把握は難しいです。

なので、最大トルクの簡単な測定方法を考えてみました。
測定精度はあまり高くないはずですが、参考程度にはなると思います。

<準備するもの>
・小さな秤(料理用で良いです。200g程度まで測れれば使えます。)
・計算機

<計り方>
1)秤の底面を壁に押し当てて置き、測定する皿にスイッチを入れたミニ四駆を当てます。
120417_233501

2)ミニ四駆の力で秤の針が動きますので、針の動きが落ち着いたあたりの数値を読みます。
※モータが焼き付くといけないので測定は短時間で行いましょう。5秒程度で十分です。
※ギア比やタイヤ径にも因りますが、値として50~90g程度になると思います。

3)秤での測定では質量としての値が得られると思いますので、力に換算します。
 測定値に9.81をかけてgfにします。これで力の値になりました。
 1000で割ってkgfに単位変換しておきます。

4)更に9.81をかけてNにします。

5)さらにギヤ比で割ります。
 ※3.5、3.7、4や5などの値です。
 ※ミニ四駆ではモータの力をギヤで増加させて走っています。

6)タイヤ半径(mm)をかけてあげるとトルク(mN・m)になります。
 DCモータは止まっている時(速度ゼロ)に最大トルクになります。


車の走る力で測ってますので精度はあまり高くないと思いますが、重りを巻き上げる方法は小さい子には危ないのでお子さんと一緒に測る場合はこっちの方が良いかなと思います。

<測定例>
MSシャーシの私のマシンで測りました。
測定値は80g。ギヤ比は3.5で、タイヤはもともとの大径のものなので30.5mm
モータはトルクチューンPROです。

80×9.81÷1000×9.81÷3.5×30.5÷2=33.5mN・m

<追加>
これで(回転数,トルク)=(0, 33.5)が得られました。
適正回転数、適正トルク値(12000, 1.5)を使えば、無理やりですが、一応NーT特性が得られます。

このNーT特性を使って、時間刻み0.001秒くらいで時間発展的に適正回転数(速度で19km/h)に到達するまでの時間を計算させました。
車重は148gで、0.32秒程度でした。

感覚的には結構いい線を行ってそうな値です。
※私のマシンが単におっそい車なので、時間かけても速度上がってこないだけ!?と言う話もあります。。

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軽量センターシャーシに交換

MSシャーシ、重いです。
加速度は質量に反比例しますので、気になります。
子供たちのスーパーTZシャーシと比べると約10gは重い。
電池込みで151gなのに対して、スーパーTZの2台はそれぞれ136gと140g。

軽量センターシャーシに変えて、あとマルチワイドステーをシンプルなFRPステーに交換しました。
軽量センターシャーシは11gで、元々のシャーシは12gでした。
全部合わせて3gほど軽量化でき、現在148g。

現状で特に重いそうなのはタイヤとバンパー周りかなぁ。
ボディーの重さはそんなに変わらなかったです。

タイヤについては、子供たちの小径タイヤはホイール込み四個で16g。
自分のMSは大径タイヤでホイール込み四個で20g。

まだ車軸の軸受けは3台ともハトメのままなので、ギヤ比、モータ特性、タイヤ径まで同じにして、それでも子供たちのより明らかに遅かったら、質量の影響かなぁ。

ギヤの伝達効率について考えると、
MSシャーシでモータのピニオンから車軸まででかみ合い箇所は3対。
TZシャーシでは、一番長い経路で7枚でかみ合い箇所では4対。
かみ合いが1つ増える毎に効率が10%くらいずつ悪くなるとしたら、MSで72.9%、TZで65.6%。

車体重量の不利な分とほぼ帳消しくらいになるので、今度は子供たちのと良い勝負ができそうです。

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ミニ四駆始めました

子供たちに、電池とモータを使った工作で遊んでもらいたくて先月(3月)初旬にミニ四駆を買ってあげました。

モータと電池がどのように繋がっているか分かりにくい構造だったのが残念だったけど、完成させて走らせてみたら、その速さにビックリ!!

これは家の中で遊べるような物じゃない。
おもちゃのレベルを越えてました。

コースを設置してるお店を探して遊びに行ったら、面白くて自分の分も一台買っちゃいました。
それにしてもお店に来てたお兄さん達のマシン、めちゃめちゃ速かった!!
※皆さん、親切にしてくれました。また色々教えて頂けました。

見てたら本業のトライボロジー系技術屋として血が騒ぎました^^;
これ、マシン作りの初期は滑り、転がり抵抗と潤滑技術の固まりですね。

今年1年は子供たちを巻き込んでハマって見ようと思います。

<マシン>
娘:ハリケーンソニック(スーパーTZシャーシ) 黄色
息子:サイクロンマグナムTRF(スーパーTZシャーシ) 青
パパ:アバンテX(MSシャーシ) オレンジ

<記録>
息子のマシンで、コース3周でのレコード
1)素組、トルクチューンモータ、ギヤ比4:1 26~27秒
 ※前ローラはキット標準のゴム巻プラローラ
2)ファーストトライパーツセットを使用(マスダンパーは未着用)、パワーダッシュモータ、ギヤ比4:1 22~23秒
 ※前プラローラはファーストトライセットのゴムローラなしになりました。
3) 上記にてギヤ比3.7:1(ボールベアリング付き) 20~21秒

終わった後に気づいたのですが、セッティングミスで2)と3)では前のローラーが機能していなかった可能性あります。
強化バンパーの角がコースに先に当たってた可能性 大です。
家に帰ってきてから、少し大きなローラーに付け替えました。
Ts3m0140


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