垂直起降设计中的配重、惯量问题

459827194

顶部主动轮轴伸出一定长度加滑轮 做配重  

尘世天涯

系统增加配重的好处

1. 可以大大减小电机保持扭矩，电机发热更小，更节能

缺点：

1. 系统惯量增大，动态响应变差，具体表现就是加减速时间变长
2. 为了匹配负载惯量，有可能需要更换更大型号的电机，造成性能浪费（对于这类结构，扭矩一般都是超出的）
3. 重物掉落的风险和危害翻倍
4. 皮带承受的拉力大幅增加，需更换更高规格的皮带
5. 系统摩擦力大幅增加（皮带与带轮之间）
6. 相比原方案，主动轮两侧的皮带都处于拉长状态，造成系统刚性进一步变差，具体的表现是：动态性能严重下降，甚至发生定位不准，零点漂移（我个人碰到过的实例）

上面说的优点和缺点可能会有遗漏，只是根据我自己的使用经验总结出来的
对这个结构，我的建议是：

1. 如果行程短，可以考虑用气缸做负载平衡，气缸加上来的只是推力或拉力，只用作抵消负载重量，其他负面影响很小
2. 如果行程很长或者条件所限无法增加气缸，将配重分割成多份，像砝码一样，这样即使发现跟我上面提到类似的问题，也能很方便的调整
3. 如果一定要增加配重，最好在配重和负载之间拉一根钢缆，钢缆绕过主动轮，将配重与负载连起来，来减小重物掉落的风险，在更换皮带的时候也更方便

以上，是我能想到的，供参考

托里克

459827194 发表于 2017-10-9 08:58
顶部主动轮轴伸出一定长度加滑轮 做配重

谢谢指点

托里克

尘世天涯 发表于 2017-10-9 10:22
系统增加配重的好处

1. 可以大大减小电机保持扭矩，电机发热更小，更节能

非常谢谢，我根据你说的好好考虑下

xxtrumpf

百度一下不就知道了，电梯配重俗称平衡重.
电梯轿厢和对重对称挂在主机曳引轮上.在轿厢半载的时候,轿厢和对重的重量基本相等,此时曳引机只需克服摩擦力做功就可驱动电梯,最省力了.

蓝色格

尘世天涯 发表于 2017-10-9 10:22
系统增加配重的好处

1. 可以大大减小电机保持扭矩，电机发热更小，更节能

系统增加配重的好处

1. 可以大大减小电机保持扭矩，电机发热更小，更节能但要达到原来的速度，扭矩还是要核实，结果不一定会小很多（因为系统惯量增加了），所以不一定更节能。
优点是保持扭矩小，系统稳定性好，皮带两边有稳定的拉力，皮带不会产生突然的拉伸（收缩），振动较小，定位准确。

缺点：

1. 系统惯量增大，动态响应变差，具体表现就是加减速时间变长（对，但要对系统具体分析，是否对加减速时间有较高要求。）。
2. 为了匹配负载惯量，有可能需要更换更大型号的电机，造成性能浪费（对于扭这类结构，矩一般都是超出的）（这个跟优点相矛盾，不一定需要更大的电机。电机扭矩不再需要克服重力，扭矩转换为给配重提供加速度，这个需要具体分析）。
3. 重物掉落的风险和危害翻倍（这个没有道理，应该跟安全。不然电梯就不这样设计了。）
4. 皮带承受的拉力大幅增加，需更换更高规格的皮带
5. 系统摩擦力大幅增加（皮带与带轮之间）（这个跟摩擦力有什么关系？）
6. 相比原方案，主动轮两侧的皮带都处于拉长状态，造成系统刚性进一步变差，具体的表现是：动态性能严重下降，甚至发生定位不准，零点漂移（我个人碰到过的实例）
（首先皮带都处于拉长状态，造成的不是系统刚性变差，而是变好，动态性能是否下降看电机匹配，不能一概而论。你遇见的实例是不是一样的参数。不同的参数，结果会有很大的区别，定位不准，有可能是你的加速度较高，或在加速阶段就要求定位。所有这些还是要具体分析。）

冰小帅

楼主你这个机构增加配重的意义是什么啊？

尘世天涯

蓝色格 发表于 2017-10-10 08:56
系统增加配重的好处

1. 可以大大减小电机保持扭矩，电机发热更小，更节能但要达到原来的速度，扭矩还 ...

首先，感谢回复。这样一个讨论的氛围是很难得的，这也是我回帖的目的，在讨论中共同提高

系统增加配重的好处

1. 可以大大减小电机保持扭矩，电机发热更小，更节能但要达到原来的速度，扭矩还是要核实，结果不一定会小很多（因为系统惯量增加了），所以不一定更节能。
这里说的发热和节能都是指保持扭矩，因为这是长时间作用的，启动扭矩一定会增加，但因为是短时间的，因此并未提及
2.优点是保持扭矩小，系统稳定性好，皮带两边有稳定的拉力，皮带不会产生突然的拉伸（收缩），振动较小，定位准确。
这一点我不是很认同，理由会在缺点里面陈述

缺点：

1. 系统惯量增大，动态响应变差，具体表现就是加减速时间变长

   对，但要对系统具体分析，是否对加减速时间有较高要求

2. 为了匹配负载惯量，有可能需要更换更大型号的电机，造成性能浪费（对于扭这类结构，矩一般都是超出的）
    这个跟优点相矛盾，不一定需要更大的电机。电机扭矩不再需要克服重力，扭矩转换为给配重提供加速度，这个需要具体分析。
    并不矛盾。优点里面提到的是由于增加了平衡物，因此保持扭矩减小，这里提到的是由于惯量匹配原因需要更换大电机，而惯量匹配在选电机过程中恰恰是优先需要保证的
3. 重物掉落的风险和危害翻倍
  这个没有道理，应该跟安全。不然电梯就不这样设计了。
电梯采用类似结构没错，但是电梯用的是钢丝绳，不是皮带，并且用的有不是单根，安全系数在十以上。用电梯的结构来套，恐怕是选不出来合适的皮带的
4. 皮带承受的拉力大幅增加，需更换更高规格的皮带
5. 系统摩擦力大幅增加（皮带与带轮之间）
    这个跟摩擦力有什么关系？
    由于皮带和带轮之间的正压力增加，因此摩擦力也有大幅增加，并且这里摩擦力占的比例并不小，是不可忽略的一个力
6. 相比原方案，主动轮两侧的皮带都处于拉长状态，造成系统刚性进一步变差，具体的表现是：动态性能严重下降，甚至发生定位不准，零点漂移（我个人碰到过的实例）
（首先皮带都处于拉长状态，造成的不是系统刚性变差，而是变好，动态性能是否下降看电机匹配，不能一概而论。你遇见的实例是不是一样的参数。不同的参数，结果会有很大的区别，定位不准，有可能是你的加速度较高，或在加速阶段就要求定位。所有这些还是要具体分析。）
这样说明可能更直观一点：将同步带比作弹簧，原来的系统相当于主动轮单侧挂了一根弹簧，而增加了配重的系统相当于主动轮两侧各挂了一根弹簧，在启动和停止的时候，弹簧会对电机造成扰动，如果皮带弹性系数较小，并且长度较长，就会发生定位不准的问题。这个原因已经在过去的应用里面得到了证实，具体表现是：直接拿掉配重，零点漂移现象消失，减掉部分配重，有缓解

托里克

以后得跟各位好好学习了，等这个项目完了之后，我把的的结构和计算过程再给各位看下有什么问题，也结合下实际运行状况。目前项目催的急，我只能先分解图纸了

蓝色格

尘世天涯 发表于 2017-10-10 13:15
首先，感谢回复。这样一个讨论的氛围是很难得的，这也是我回帖的目的，在讨论中共同提高

系统增加配重 ...

你说的确实有一定道理，我也只是根据个人的思路来理解楼主的问题。

1、对于节能问题，考虑无法确定他的行程、时间要求和加速度大小，所以对于加减速时间占比的不确定性。如果加速度小于重力加速度，那么启动扭矩比原来小，如果相反启动扭矩会变大。

2、对于惯量问题，我首先考虑是同功率是否有大惯量电机可以选择，如果没有，只能选择更大功率的电机。

3、对于安全性，静止状态下一边悬挂和两边悬挂重物，皮带的应力是一样的。区别在于启动时产生加速度的力，有配重的方式较大，这个跟加速度有关，如果这个加速度跟重力加速度的比较小，皮带产生的应力也不会大很多，相反就不一样。但确实应力是增大了，需更换更高规格的皮带。

6、对于稳定性问题，我觉得还是跟加速度有很多关系，加速度小，加配重稳定，加速度大，不加配重稳定。（未仔细分析。）

如果有不对，请指教，下班了没空写太多。