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楼主: 托里克

垂直起降设计中的配重、惯量问题

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发表于 2017-10-9 08:58:28 | 显示全部楼层
顶部主动轮轴伸出一定长度加滑轮 做配重  
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发表于 2017-10-9 10:22:54 | 显示全部楼层
本帖最后由 尘世天涯 于 2017-10-9 10:25 编辑

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

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杠杠的。也复习一下。  发表于 2017-10-9 17:18

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 楼主| 发表于 2017-10-9 10:45:25 | 显示全部楼层
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
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 楼主| 发表于 2017-10-9 10:45:58 | 显示全部楼层
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
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发表于 2017-10-9 20:41:48 | 显示全部楼层
本帖最后由 xxtrumpf 于 2017-10-9 20:49 编辑

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.
timg.jpg

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棒棒哒  发表于 2017-10-10 08:58
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发表于 2017-10-10 08:56:20 | 显示全部楼层
本帖最后由 蓝色格 于 2017-10-10 08:57 编辑
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。)





点评

明白  发表于 2017-10-10 13:22
如果配重等于物体重,转矩主要就是为加速和减速时提供加速度,还有就是克服系统摩擦力。跟同步带张紧力没有直接关系。同步带涨紧力会影响系统摩擦力,张紧力大,对轴承等部件产生更大压力,增大摩擦力。这个不是主要  发表于 2017-10-10 11:39
我只是说明一下他说的可能有问题的地方,加红字的内容是跟对他的内容的不同看法,这好像说明不对。  发表于 2017-10-10 11:25
  发表于 2017-10-10 10:49
红色是我加的吗,我还真不知道怎么弄上的  发表于 2017-10-10 10:46
具体分析看你是定性还是定量,至少趋势是如此,你加那么多红字没什么实质内容。或你具体分析后再发表。  发表于 2017-10-10 10:10
谢谢,确实,从运转稳定和定位准确方面讲加配重的确很用作用,无配重的话上升和下降波动太大,这个正常运转时的转矩是不是主要就是克服同步带的张紧力了?  发表于 2017-10-10 09:05
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发表于 2017-10-10 10:43:44 | 显示全部楼层
楼主你这个机构增加配重的意义是什么啊?

点评

没问题,到时我会分享的  发表于 2017-10-10 13:23
应该是平衡力矩输出上升的的力矩是会减少,下降时反而会增加吧。抵消重力的话加电子阻尼器可以吗?我总觉得这样增加配重不怎么好。楼主你这个方案要是实施了可把结果分享下吗?方便大家以后设计时的计算。谢谢了  发表于 2017-10-10 11:13
想减小力矩输出,抵消重力的影响,提高系统运动的稳定性  发表于 2017-10-10 10:48
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发表于 2017-10-10 13:15:20 | 显示全部楼层
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

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 楼主| 发表于 2017-10-10 13:37:28 | 显示全部楼层
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

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期待  发表于 2017-10-11 09:42
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发表于 2017-10-10 17:02:07 | 显示全部楼层
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。

点评

这真是一个好的平台,这么多大佬沉醉于技术研究中  发表于 2017-10-10 22:39
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