垂直起降設計中的配重、慣量問題

459827194

頂部主動輪軸伸出一定長度加滑輪 做配重  

塵世天涯

系統增加配重的好處

1. 可以大大減小電機保持扭矩，電機發熱更小，更節能

缺點：

1. 系統慣量增大，動態響應變差，具體表現就是加減速時間變長
2. 為了匹配負載慣量，有可能需要更換更大型號的電機，造成性能浪費（對于這類結構，扭矩一般都是超出的）
3. 重物掉落的風險和危害翻倍
4. 皮帶承受的拉力大幅增加，需更換更高規格的皮帶
5. 系統摩擦力大幅增加（皮帶與帶輪之間）
6. 相比原方案，主動輪兩側的皮帶都處于拉長狀態，造成系統剛性進一步變差，具體的表現是：動態性能嚴重下降，甚至發生定位不準，零點漂移（我個人碰到過的實例）

上面說的優點和缺點可能會有遺漏，只是根據我自己的使用經驗總結出來的
對這個結構，我的建議是：

1. 如果行程短，可以考慮用氣缸做負載平衡，氣缸加上來的只是推力或拉力，只用作抵消負載重量，其他負面影響很小
2. 如果行程很長或者條件所限無法增加氣缸，將配重分割成多份，像砝碼一樣，這樣即使發現跟我上面提到類似的問題，也能很方便的調整
3. 如果一定要增加配重，最好在配重和負載之間拉一根鋼纜，鋼纜繞過主動輪，將配重與負載連起來，來減小重物掉落的風險，在更換皮帶的時候也更方便

以上，是我能想到的，供參考

托里克

459827194 發表于 2017-10-9 08:58
頂部主動輪軸伸出一定長度加滑輪 做配重

謝謝指點

托里克

塵世天涯 發表于 2017-10-9 10:22
系統增加配重的好處

1. 可以大大減小電機保持扭矩，電機發熱更小，更節能

非常謝謝，我根據你說的好好考慮下

xxtrumpf

百度一下不就知道了，電梯配重俗稱平衡重.
電梯轎廂和對重對稱掛在主機曳引輪上.在轎廂半載的時候,轎廂和對重的重量基本相等,此時曳引機只需克服摩擦力做功就可驅動電梯,最省力了.

藍色格

塵世天涯 發表于 2017-10-9 10:22
系統增加配重的好處

1. 可以大大減小電機保持扭矩，電機發熱更小，更節能

系統增加配重的好處

1. 可以大大減小電機保持扭矩，電機發熱更小，更節能但要達到原來的速度，扭矩還是要核實，結果不一定會小很多（因為系統慣量增加了），所以不一定更節能。
優點是保持扭矩小，系統穩定性好，皮帶兩邊有穩定的拉力，皮帶不會產生突然的拉伸（收縮），振動較小，定位準確。

缺點：

1. 系統慣量增大，動態響應變差，具體表現就是加減速時間變長（對，但要對系統具體分析，是否對加減速時間有較高要求。）。
2. 為了匹配負載慣量，有可能需要更換更大型號的電機，造成性能浪費（對于扭這類結構，矩一般都是超出的）（這個跟優點相矛盾，不一定需要更大的電機。電機扭矩不再需要克服重力，扭矩轉換為給配重提供加速度，這個需要具體分析）。
3. 重物掉落的風險和危害翻倍（這個沒有道理，應該跟安全。不然電梯就不這樣設計了。）
4. 皮帶承受的拉力大幅增加，需更換更高規格的皮帶
5. 系統摩擦力大幅增加（皮帶與帶輪之間）（這個跟摩擦力有什么關系？）
6. 相比原方案，主動輪兩側的皮帶都處于拉長狀態，造成系統剛性進一步變差，具體的表現是：動態性能嚴重下降，甚至發生定位不準，零點漂移（我個人碰到過的實例）
（首先皮帶都處于拉長狀態，造成的不是系統剛性變差，而是變好，動態性能是否下降看電機匹配，不能一概而論。你遇見的實例是不是一樣的參數。不同的參數，結果會有很大的區別，定位不準，有可能是你的加速度較高，或在加速階段就要求定位。所有這些還是要具體分析。）

冰小帥

樓主你這個機構增加配重的意義是什么啊？

塵世天涯

藍色格 發表于 2017-10-10 08:56
系統增加配重的好處

1. 可以大大減小電機保持扭矩，電機發熱更小，更節能但要達到原來的速度，扭矩還 ...

首先，感謝回復。這樣一個討論的氛圍是很難得的，這也是我回帖的目的，在討論中共同提高

系統增加配重的好處

1. 可以大大減小電機保持扭矩，電機發熱更小，更節能但要達到原來的速度，扭矩還是要核實，結果不一定會小很多（因為系統慣量增加了），所以不一定更節能。
這里說的發熱和節能都是指保持扭矩，因為這是長時間作用的，啟動扭矩一定會增加，但因為是短時間的，因此并未提及
2.優點是保持扭矩小，系統穩定性好，皮帶兩邊有穩定的拉力，皮帶不會產生突然的拉伸（收縮），振動較小，定位準確。
這一點我不是很認同，理由會在缺點里面陳述

缺點：

1. 系統慣量增大，動態響應變差，具體表現就是加減速時間變長

   對，但要對系統具體分析，是否對加減速時間有較高要求

2. 為了匹配負載慣量，有可能需要更換更大型號的電機，造成性能浪費（對于扭這類結構，矩一般都是超出的）
    這個跟優點相矛盾，不一定需要更大的電機。電機扭矩不再需要克服重力，扭矩轉換為給配重提供加速度，這個需要具體分析。
    并不矛盾。優點里面提到的是由于增加了平衡物，因此保持扭矩減小，這里提到的是由于慣量匹配原因需要更換大電機，而慣量匹配在選電機過程中恰恰是優先需要保證的
3. 重物掉落的風險和危害翻倍
  這個沒有道理，應該跟安全。不然電梯就不這樣設計了。
電梯采用類似結構沒錯，但是電梯用的是鋼絲繩，不是皮帶，并且用的有不是單根，安全系數在十以上。用電梯的結構來套，恐怕是選不出來合適的皮帶的
4. 皮帶承受的拉力大幅增加，需更換更高規格的皮帶
5. 系統摩擦力大幅增加（皮帶與帶輪之間）
    這個跟摩擦力有什么關系？
    由于皮帶和帶輪之間的正壓力增加，因此摩擦力也有大幅增加，并且這里摩擦力占的比例并不小，是不可忽略的一個力
6. 相比原方案，主動輪兩側的皮帶都處于拉長狀態，造成系統剛性進一步變差，具體的表現是：動態性能嚴重下降，甚至發生定位不準，零點漂移（我個人碰到過的實例）
（首先皮帶都處于拉長狀態，造成的不是系統剛性變差，而是變好，動態性能是否下降看電機匹配，不能一概而論。你遇見的實例是不是一樣的參數。不同的參數，結果會有很大的區別，定位不準，有可能是你的加速度較高，或在加速階段就要求定位。所有這些還是要具體分析。）
這樣說明可能更直觀一點：將同步帶比作彈簧，原來的系統相當于主動輪單側掛了一根彈簧，而增加了配重的系統相當于主動輪兩側各掛了一根彈簧，在啟動和停止的時候，彈簧會對電機造成擾動，如果皮帶彈性系數較小，并且長度較長，就會發生定位不準的問題。這個原因已經在過去的應用里面得到了證實，具體表現是：直接拿掉配重，零點漂移現象消失，減掉部分配重，有緩解

托里克

以后得跟各位好好學習了，等這個項目完了之后，我把的的結構和計算過程再給各位看下有什么問題，也結合下實際運行狀況。目前項目催的急，我只能先分解圖紙了

藍色格

塵世天涯 發表于 2017-10-10 13:15
首先，感謝回復。這樣一個討論的氛圍是很難得的，這也是我回帖的目的，在討論中共同提高

系統增加配重 ...

你說的確實有一定道理，我也只是根據個人的思路來理解樓主的問題。

1、對于節能問題，考慮無法確定他的行程、時間要求和加速度大小，所以對于加減速時間占比的不確定性。如果加速度小于重力加速度，那么啟動扭矩比原來小，如果相反啟動扭矩會變大。

2、對于慣量問題，我首先考慮是同功率是否有大慣量電機可以選擇，如果沒有，只能選擇更大功率的電機。

3、對于安全性，靜止狀態下一邊懸掛和兩邊懸掛重物，皮帶的應力是一樣的。區別在于啟動時產生加速度的力，有配重的方式較大，這個跟加速度有關，如果這個加速度跟重力加速度的比較小，皮帶產生的應力也不會大很多，相反就不一樣。但確實應力是增大了，需更換更高規格的皮帶。

6、對于穩定性問題，我覺得還是跟加速度有很多關系，加速度小，加配重穩定，加速度大，不加配重穩定。（未仔細分析。）

如果有不對，請指教，下班了沒空寫太多。