[olivru]

параллельной теме про редуктор меня пинали и переубеждали и наконец, похоже, переубедили, что рекуперировать энергию через редуктор не получится.
Напомню постановку задачи: двигатель лебедки через редуктор с большим передаточным числом вращает барабан, наматывающий\сматывающий трос для поднимания\опускания грузов. Предлагались и червячная, и волновая, и планетарная схемы редукторов с большим передаточным числом. Ясно одно - при столь большом передаточном числе все эти передачи самотормозящие, т.е. даже для опускания нужно, чтоб двигатель хоть немножко расходовал энергии на вращение ведущего вала

Рассмотрим, скажем, червячный с КПД=66%. Поднимается груз в 2.5 тн на высоту 4 м. При этом потенциальная энергия этого груза увеличивается на 100 КДж. Двигатель, натужно вращающий червяк потратит 100/0.66 = 150 КДж, из которых 50 рассеятся в виде тепла на трущихся частях редуктора, а 100 перейдут в потенциальную энергию груза. Все понятно. Теперь решили груз опустить взад. В этом случае движок не напрягается, а лишь чуть-чуть тратит энергии (ну, допустим, 1% от того, что при подъеме, условно можно принять за ноль) на поворот червяка в обратном направлении, ибо его фактически толкает шестерня, жестко связанная с барабаном. На трение в редукторе, по идее, тратится немного меньше энергии, чем при подъеме, т.к. силы направлены немного иначе, чуть энерговыгоднее. Ну пусть даже столько же! Прокрутился червяк с той же скоростью, выделилось тепла не более тех же 50 Кдж. Куда делись оставшиеся 50 КДж?! Систему можно считать условно замкнутой, кроме как в редукторе, энергии теряться негде. Что я в этой задаче понимаю неправильно? На каких элементах системы энергии начинает выделяться при опускании больше, чем при подъеме груза?
В идеальном редукторе со 100% КПД все понятно - параллельно двигателю придется ставить тормоз, в нагревание колодок которого энергия и уйдет. Но самотормозящие передачи на то и самотормозящие, чтобы тормоз был не нужен.

[olivru]

Дмитрий, я рад, что у нас полное согласие мыслей.

Сообщение от Дмитрий Юпатов Не для ваших мощностей.

Вод в том и беда. Начинаю предчувствовать, что задача в данной постановке, не решаема принципиально

Сообщение от Дмитрий Юпатов А для опускания движок и не надо как таковой. Тормоза хватит.

Именно. Как предлагает солидворкер, муфты, отсоединяющие движок вместе с редуктором и подсоединяющие некий тормоз-парашют (который по совместительству имеет право даже генератор в себе содержать

Сообщение от Дмитрий Юпатов Т.е. ваша "машинка" с двумя электромашинами (слабеньким движком и мощным генератором) будет внезапно легче, чем только с маленьким движком?

Эх, этими бы устами, да мед пить!

Сообщение от Дмитрий Юпатов И потом не забывайте, что в редукторе преобразуется крутящий момент. Т.е. на тихоходном валу момент большой, но обороты низкие, а на быстроходном наоборот - обороты высокие, как раз хватит генератору для работы, но момент маленький. Так что посадив на быстроходный вал генератор большой мощности, вы этой мощности не снимите: при выходе генератора на номинал он станет тормозом и начнет останавливать груз. Как следствие снижение скорости груза приведет к снижению скорости вращения вала генератора и далее к снижению снимаемой мощности. Так что снять реально получится с генератора ровно столько, сколько движок схавал при подъеме, не больше.

С этим никто и не спорит. Снать удастся лишь потенциальную энергию, помноженную на (1-кпдх2), ... если я не ошибся в выводе этой формулы

Сообщение от Дмитрий Юпатов Плюс вам понадобится зарядный контроллер (раз уж вы так хотите запихать энергию назад в аккумулятор), что тоже вес. Этот агрегат тоже имеет КПД ниже 1. Сколько там РЕАЛЬНО получится вернуть энергии?!

Не сыпь на рану соль. Я и без того уже от идеи рекуперации почти отказался

Сообщение от Дмитрий Юпатов Опять же вернемся к быстрому опусканию груза. Во-первых, скорость опускания лимитирована правилами безопасности (да и оператору этого чуда, а по совместительству стропалю, не понравится, что мимо него пара тонн со свистом пролетать будет).

Это тоже справедливо. Более того, и без всяких правил по опыту скажу, что чем тяжельше груз, тем медленнее его следуте перемещать. Но зависимость не прямопропорциональна, и включает иные параметры тоже

Сообщение от Дмитрий Юпатов Во-вторых, перед землей груз надо будет затормозить, чтоб без удара поставить на землю. Торможение не мгновенное (иначе величина замедления будет сопоставима с ударом), это время и часть пути, проходимого грузом. Т.е. разность высот, на которой мы сможем снять энергию для рекуперации, еще снижается.

это тоже верно. Поэтому выключение движения вниз, особенно на больших скоростях с пульта должно сопровождаться довольно сложным последовательным комплексом действий по торможению, а о оператор должен отпускать кнопку на соответствующую дельту пораньше, чем груз достигнет целевой координаты. Но вообще то скорость в полметра\сек - небольшая скорость. Как писал выше, она эквивалентна спрыгиванию с 5см бордюра. Не все грузы, конечно, выдержат и такое небольшое падение. Но очень многие, однако.

Сообщение от Дмитрий Юпатов И что же нам тогда останется для запихивания в аккумулятор?

Что останется, то и можно запихнуть. Стремление к тому, чтоб осталось побольше, само по себе не порочно

Сообщение от Дмитрий Юпатов Да и потом - не любят аккумы такого обращения с зарядным режимом. Им бы не пульсирующий ток, а небольшой но постоянный и долго. Или батареи тоже будут на основе вашего "ноу-хау" (т.е. будет еще тема о конструкции аккумулятора )?

Это тоже имеет место. Но для этого можно иметь литий-железофосфатную батарейку небольшой емкости, принимающую на себя "удар" большой мощности (скажем, на те же 100 КДж), а потом растягивающую во времени раздачу энергии основным кислотным аккумуляторам. Но это все, конечно, уже довольно дорогие навороты

Сообщение от Дмитрий Юпатов Ага, трение в жидкости, которая нагружена собственным весом. А у тебя тончайшая пленка на сильнонагруженных зубьях, которая к тому же постоянно срывается (зубья то скользить будут, а не обкатываться).

Пример был лишь для пояснения теоретических допущений и всего принципа, а вовсе не для прямой экстраполяции на нашу ситуацию

Сообщение от Дмитрий Юпатов Тот же движок, что и поднимал, размотает трос и совместно с редуктором не даст грузу чрезмерно разогнаться. Но! Если редуктор с самоторможением, то ток на движке прямой незначительный (только для преодоления эффекта самоторможения), а если не самотормозящий - в противоход, но меньше тока, требуемого для подъема. Или отдельный тормоз (но доп масса и габарит). А силу прижатия колодок на тормозе можно автоматически регулировать посредством энкодера на хвостовике движка. Собственно, скорость подъема тоже. Но это уже шкаф с электрикой будет.

Шкаф даже не с электрикой, а электроникой, которую сейчас неплохо миниатиризуют. По сути микропроцессор. Только вот входных данных этому микропроцессору надо бы побольше. Неплохо бы, например, весы в агрегат втроить и подавать сигнал о массе груза....

Вот только вспоминаются достижения поколения отцов-дедов, которые в ядерно-космических отраслях умудрялись оригинальной и довольно простой механикой заменять сложную электронику и успешно конкурировать с американцами на протяжении десятилетий. Однако для этого надо иметь их мозги и багаж знаний

Сообщение от Солидуокер Супервазелин с к-том трения равным нулю и малейший уклон плохо сочетаются, если рассматривать теоретическую модель, то некорректно произвольно наделять какие-то ее элементы свойствами реальных объектов, а какие-то нет.

абстрактное теоретизирование позволяет разные допущения.

Интереснее другая мысль: о том, что варьируя наклоны, профили и качество обработки поверхностей, расположение деталей и пр. можно добиться, что в одном направлении передача будет с высоким КПД, сильно выше 50%, а в другом - с низким, т.е. самотормозящей. Правда, проблемы отвода тепла отредуктора это, увы, не решит.

[Fogel]

Дмитрий Юпатов, не надо никаких "энкодеров" прикручивать - все было решено во времена паровозов и патефонов - центробежный регулятор частоты вращения.
P.S. Вариатор и супермаховик. На этом деле даже видел спасательный строп - с многоэтажки на тросике прыгаешь, механика контролирует скорость спуска, потом проскальзывает покатрос прицеплен, но стоит его освободить как маховик моментом втягивает его назад и спускаться может следующий.

[Дмитрий Юпатов]

Сообщение от olivru Вод в том и беда. Начинаю предчувствовать, что задача в данной постановке, не решаема принципиально

Просто профит мизерный

Сообщение от olivru Именно. Как предлагает солидворкер, муфты, отсоединяющие движок вместе с редуктором и подсоединяющие некий тормоз-парашют (который по совместительству имеет право даже генератор в себе содержать

Ну он вроде не совсем предлагал, скорее пошутил. Я бы редуктор не отсоединял. Тогда тормоз ставим между движком и редуктором, тормозной момент нужен будет малый, соотв размер тормоза тоже. Главное режим работы при опускании должен быть с человеческой динамикой, чтоб редуктор не порвать.
Offtop:

Сообщение от olivru Эх, этими бы устами, да мед пить!

Да я все больше водку... а то мед сладкий аж приторный

Сообщение от olivru Это тоже имеет место. Но для этого можно иметь литий-железофосфатную батарейку небольшой емкости, принимающую на себя "удар" большой мощности (скажем, на те же 100 КДж), а потом растягивающую во времени раздачу энергнигии основным кислотным аккумуляторам. Но это все, конечно, уже довольно дорогие навороты

Цена, вес, габариты... все растет.

Сообщение от olivru Пример был лишь для пояснения теоретических допущений, а вовсе не для прямой экстраполяции на нашу ситуацию

Тогда лучше представьте шестерни с зубьями в виде магнитов (достаточно сильных, чтобы не допустить соприкосновения зубьев в зацеплении. Трения в зацеплении нет вообще, Плюс способность демпфировать рывки.

Сообщение от olivru Вот только вспоминаются достижения поколения отцов-дедов, которые в ядерно-космических отраслях умудрялись оригинальной и довольно простой механикой заменять сложную электронику и успешно конкурировать с американцами на протяжении десятилетий

Угу, на стационарных установках ценой массы и размеров.

Знаете, вы свою задачу о проектировании лебедки (причем не нужна там сверхскоростная - основное время затрачивается на застропку/отстропку + установку груза на точно место) к едва ли не вечному двигателю. Причем мало того! Изначально ведь, надо понимать, идея возникла от того, что сочли дорогим покупать готовое. А в итоге уже обсуждаем космические технологии.
_______________________________________

не надо никаких "энкодеров" прикручивать - все было решено во времена паровозов и патефонов - центробежный регулятор частоты вращения

конечно, просто сейчас все больше на них эта задача возложена. Хотя центробежный регулятор тоже интересен.

P.S. Вариатор и супермаховик. На этом деле даже видел спасательный строп - с многоэтажки на тросике прыгаешь, механика контролирует скорость спуска, потом проскальзывает покатрос прицеплен, но стоит его освободить как маховик моментом втягивает его назад и спускаться может следующий.

Да, но тут задача не только опускать груз, но и поднимать. А сможет ли эта спасательная приспособа ПОДНЯТЬ человека, которого она сначала опускала?
Ну и стоимость этого маховика... это ж не болванка чугунная. Опять же вес и габариты.

Кстати, как-то читал в Юном Технике (ну кто помнит, на третьей странице обложки, всякие достижения предков в технике) простейшее устройство для спуска с постоянной скоростью: цилиндр с винтовой нарезкой, в которой проходит канат. Поверх этого кожух, чтоб канат не соскочил с нарезки. За счет натягивания каната и происходило его торможение. А на цилиндре - подвеска для спасаемого.
Вроде Да Винчи набросок...

[olivru]

Все эти обсуждения-размышления привели к тому, что, похоже, придумал новую схему редуктора. Чем то похожа на волновой, но лишенная многих его недостатков. Технологичность? Ученик (по допускам) слесаря может изготовить при помощи плоских напильников, сверлильного станка и сварки. Прочность материалов - любая самая говенная сталь сгодится - только погабаритнее немного получится, да хоть из аллюминия можно сделать. Габариты - покомпактнее любых здесь обсуждавшихся. Передаточное число одной ступени - от 30 до 400 практически без изменений кпд. Кпд - 90-80% в широком диапазоне моментов и оборотов. Крутящий момент - существенно превосходит все аналогичное по габаритам и массе. В общем, идеально и с запасом подходит для решения поставленной задачи. Немного похож на волновой, но совсем без переменно-гнущихся элементов. Я еще перепроверяю, и сто раз еще буду перепроверять - может чего-то принципиального недоглядел. Но если реально рабочая идея получилась - это будет "бомба". Спасибо всем участникам обсуждения, особое персональное - Дмитрию Юпатову. Без его постов у меня мысль в эту сторону бы не пошла, наверное. ... Есть, правда одна червоточинка сомнения. Но даже если она обоснована - кажется вижу несложные способы проблему решить

[Дмитрий Юпатов]

Сообщение от olivru Но если реально рабочая идея получилась - это будет "бомба"

Ну что ж, будем только рады. Ну в смысле если все получится, а не бомба.

[Солидворкер]

Сообщение от olivru Технологичность? Ученик (по допускам) слесаря может изготовить при помощи плоских напильников, сверлильного станка и сварки. Прочность материалов - любая самая говенная сталь сгодится - только погабаритнее немного получится, да хоть из аллюминия можно сделать. Габариты - покомпактнее любых здесь обсуждавшихся. Передаточное число одной ступени - от 30 до 400 практически без изменений кпд. Кпд - 90-80% в широком диапазоне моментов и оборотов. Крутящий момент - существенно превосходит все аналогичное по габаритам и массе. В общем, идеально и с запасом подходит для решения поставленной задачи. Немного похож на волновой, но совсем без переменно-гнущихся элементов

Люди из cosa nostra Motovario уже выехали. Никуда не уходите, за Вами скоро придут.

[Хмурый]

Offtop: вот так и рождается гравицапа...

[olivru]

Сообщение от Солидворкер Люди из cosa nostra Motovario уже выехали. Никуда не уходите, за Вами скоро придут.

Фих там. Нашел принципиальную ошибку. А жаль, красиво получалось...

[Fogel]

В принципе есть редуктор схожий по принципу работы с волновым, правда КПД похуже будет, но... Раньше его для детских моделей выпускал завод "Огонек", а принцип работы можно глянуть в передних сиденьях жигулей - ручку сбоку крутишь, она кривошипом двигает пластину, и та по одному зубчику перебирает шестерню. Передаточное покруче чем даже у волновой - у волновой не по одному зубу за оборот перемещается (минимум два, а обычно гораздо больше), а тут ровно на один зуб за оборот.

[Хмурый]

Offtop: Fogel, однорёнку предлагаешь вместо шестерни?

[Fogel]

Offtop: Хмурый, я не знаю как правильно называется этот механизм, а "однорёнку" не нашел нигде. По большому счету тема себя изжила, автору хочется чтоб механизм стал идеальным - работа выполнялась, механизм места не занимал, да еще и энергия никуда не тратилась. Думаю так не бывает.

[Хмурый]

заводная рукоятка для автомобиля. но там- два "уса".... (два зубца на один оборот)

[sbi]

olivru Ваше стремлеие к совершенству - достойно похвалы! Но добившись идеала, наконец, поймёте, что можно сделать ЕШЁ ЛУЧШЕ. Теория это не металл, а только лишь способ доказательства
(Отсюда и многго "Offtop: словоблудия").

[Palomnic]

Толи я условия не понял, толи шо?!))
Ну подняли вы груз на 100 КДж перевели в потенциальную энергию, да пофиг чем)) ну ок! КПД 0.66 и чо? а если бы КПД был 1 то вы бы потратили 100КДж, а если бы 0,5 то 150КДж, а если бы 0,1 то 1000 КДж.... а если бы КПД было 0,0001 то скока? Т.е. чем ближе КПД к нулю тем больше энергии? так о каком вы КПД в 0% говорите? Если бы КПД был ноль вы бы с места не сдвинули Ну, наверное, вы имели ввиду что обратное КПД = 1 Ну да бог с ним, 50 потратили на тепло и трение и чо?! Отпустили груз, груз полетел вниз и возле земли чудным образом по велению божьему остановился??? Или все таки по велению божьему потенциальная энергия перешла полностью в кинетическую, т.е. груз шмякнулся об землю с не фиговой такой энергией 100КДж! Проделав воронку и сдвинув пластичные массы грунта и т.д.... и передав через абсолютно неупругий удар (импульс) свою энергию матушке Земле... Что Вы там говорили по поводу торможения двигателем с КПД 0,1?% давайте разберем все условия. Торможение не движком?
А то я так и не пойму о чем речь идет...
P.S.
оу.. тут еще 4 страницы рассуждений... ну и ладно!)

[sbi]

Palomnic Молодец. В церковно -приходнй школе, большему учились (только для автора топика)

[Konimar]

___

[T-Yoke]

Сообщение от Konimar Стало быть, да , волновой редуктор нагреется также как и червячный при работе в таком режиме.

Естественно нагревается, энергия идет на преодоление пружинения гибкого волнового колеса, на трение между зубьями. Так что есть куда энергию тратить.

[LetsGoDeisingBegin]

Нужно рассмотреть другой пример. Если открыть "Детали машин" или ТММ, то там ясно написано, что червячная передача самотормозящая, а также односторонняя, т. е. ведущим может быть только червяк, а колесо нет. Во всех известных мне рекуперативных системах применяются цилиндрические редуктора, КПД=0,98-0,95. Планетарный тоже плохо подходит. Если цилиндрический редуктор с передаточным отношением ~40 не вращается под действием груза, это значит, что при расчете редуктора в него заложен огромный запас прочности, а следовательно большое внутреннее сопротивление. Для того чтобы привести в движение такой редуктор нужно увеличить массу груза (значительно). Также при дальнейшем увеличении передаточного отношения > >40, сила со стороны ведомого вала несоизмеримо ниже чем любое трение, и вина этому люфты в передаче, которые уменьшают КПД и подклинивают редуктор. Они же основная причина сокращения ресурса редуктора.

[olivru]

Сообщение от LetsGoDeisingBegin . Во всех известных мне рекуперативных системах применяются цилиндрические редуктора, КПД=0,98-0,95.

Это понятно. Непонятно, как получить высокий кпд при большом передаточном числе

[LetsGoDeisingBegin]

На сколько большое передаточное отношение? Сколько ступеней в редукторе(цилиндрическом)?