[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.

[Konimar]

Сдается, что у самотормозящейся передачи КПД в режиме самоторможения равен 0. Соответственно, сдается, все 100 кДж выделятся в виде тепла на редукторе.

[olivru]

Сообщение от Konimar Сдается, что у самотормозящейся передачи КПД в режиме самоторможения равен 0. Соответственно, сдается, все 100 кДж выделятся в виде тепла на редукторе.

Общетеоретически то это понятно - закон сохранения энергии нарушиться не может. Но в каком месте конкретно? Работа этой системы на опускание ничем не отличается от подъема. Я бы даже сказал, легче идет. В каком месте пары червяк-шестерня вдруг, при той же скорости вращения червяка, должно начать выделяться больше энергии на трении, чем при подъеме?! Или при вращении кулачка волновой передачи?

КПД, конечно, близок к нулю. Но и применяется он к близкой к нулю развиваемой мощности движка. Т.е.там потери минимальны и двигатель работает почти не расходуя энергию. А вот КПД, применяемый к мощности, развиваемой крутящим моментом опускания груза. Ведь груз в данном случае является основным двигателем. Теоретически понятно, что нагрузки большие и рассеяние должно быть. Но также теоретически понятно, что движения трущихся частей ничем не отличаются от движения этих же частей при подъеме.

Вот, скажем, если при опускании непосредственно к барабану присоеденить жестко электрогенератор, то часть нагрузки примет на себя генератор, а червячная передача станет работать как бы на холостом ходу. Энергия уйдет в генератор. Нагрузки на поверхности зубьев червячной передачи будут значительно ниже и теряться на трении там будет меньше. Тут вроде бы ясно. Но в нашем случае генератор к барабану не присоединен.

[Солидворкер]

Сообщение от olivru Работа этой системы на опускание ничем не отличается от подъема.

Вот именно

Сообщение от olivru Я бы даже сказал, легче идет

А я бы так не сказал

[olivru]

Сообщение от Солидворкер А я бы так не сказал

А как бы сказал? Развей мысль!

[Liukk]

куда девается энергия?
1. трение в подшипниках .
2. трение при перекатывании (скольжении в червячных передачах) зубьев друг относительно друга
3. знакопеременный изгиб зубьев колёс и шестерёнок при передаче движения
4. знакопеременный изгиб корпуса, водил и пр. элементнов редуктора.
бог знает чего, что я не предусмотрел, типа изменение размеров отдельных деталей или частей этих деталей при локальном нагреве в месте контакта, например зубьев.
to olivru ну престаньте "изобретать велосипед". Вам нужен редуктор в единственном экземпляре, поэтому выбирайте из готовых -так однозначно дешевле будет.
Для массового производства - тут уже можно поломать голову и сделать нечто уникальное. Причём проектирование этого редуктора должно быть привязано в заводу, который всё это будет изготавливать. Пример: Во время войны танки Т34 изготавливали на наскольких заводах и все они были немного разными! Хотя Вы же понимаете при Сталине отсебятина не допускалась ни при каких условиях. Причина - производства отличались.

[olivru]

Сообщение от Liukk 1. трение в подшипниках . 2. трение при перекатывании (скольжении в червячных передачах) зубьев друг относительно друга 3. знакопеременный изгиб зубьев колёс и шестерёнок при передаче движения 4. знакопеременный изгиб корпуса, водил и пр. элементнов редуктора. бог знает чего, что я не предусмотрел, типа изменение размеров отдельных деталей или частей этих деталей при локальном нагреве в месте контакта, например зубьев.

Это так. Только в каком месте из вышеперечисленного при опускании начнет вдруг тратиться больше энергии, чем при подъеме?!

Сообщение от Liukk to olivru ну престаньте "изобретать велосипед". Вам нужен редуктор в единственном экземпляре, поэтому выбирайте из готовых -так однозначно дешевле будет. Для массового производства - тут уже можно поломать голову и сделать нечто уникальное. Причём проектирование этого редуктора должно быть привязано в заводу, который всё это будет изготавливать. Пример: Во время войны танки Т34 изготавливали на наскольких заводах и все они были немного разными! Хотя Вы же понимаете при Сталине отсебятина не допускалась ни при каких условиях. Причина - производства отличались.

Я где нибудь говорил, что речь о штучном производстве? Но прежде чем начинать массовое, нужны понимание, хороший проект и опытный образец.

[Солидворкер]

Сообщение от olivru Только в каком месте из вышеперечисленного при опускании начнет вдруг тратиться больше энергии, чем при подъеме?!

Почему больше? То меньше, то больше...

Предлагаю, для начала, поразмыслить над предельным случаем: масса груза =0.

[olivru]

Сообщение от Солидворкер Почему больше? То меньше, то больше...

Больше-меньше - это при изменении положении зубьев в зацеплении? Но где конкретно вдруг сильно больше при опускании, нежели при подъеме

Сообщение от Солидворкер Предлагаю, для начала, поразмыслить над предельным случаем: масса груза =0.

Этот случай ничего не даст, т.к. вращение червяка в обоих направлениях потребует одинакового усилия на преодоление трения в ненагруженной системе. Да даже если есть переменные показатели при переходе с зуюа на зуб, можно теоретически рассмотреть бесконечно малый поворот в одну или другую сторону. В одном случае потенц. энергия удет нарастать, в другом - падать

Мне кажется правильнее упростить задачу до школьной задачи по физике.
Груз поднимается посредством вталкивания под него клина, а опускается - посредством вытаскивания, при условии, что трение превышает горизонтальные составляющие нормальной силы на наклонную поверхность от нагрузки. Процессы те же, что в червячной, силы те же. Куда девается энергия, выделяемая опусканием груза при выдергивании клина? ... Хотя нет, эта аналогия, кажется, не подходит. КПД этой схемы ниже 50%, ... нет? Или даже проще рассмотреть грузик, сдвигаемый по наклонной плоскости?

[Дмитрий Юпатов]

Сообщение от olivru Груз поднимается посредством вталкивания под него клина, а опускается - посредством вытаскивания, при условии, что трение превышает горизонтальные составляющие нормальной силы на наклонную поверхность от нагрузки. Процессы те же, что в червячной, силы те же. Куда девается энергия, выделяемая опусканием груза при выдергивании клина?

При подъеме - на трение в поверхностях + сообщение дополнительной энергии грузу (т.е. на совершение работы по перемещению груза вверх, соотв грузу передается энергия, называемая потенциальной).
При опускании - на трение в поверхностях - накопленная грузом потенциальная энергия (минус потому, что она совершает часть работы по преодолению трения)
Т.е. выдергивать клин из-под груза будет легче, чем вбивать. Хотя в начальный момент (при сдергивании клина с места) этого не будет - трение покоя, однако.
Кстати о редукторе:
Подъем
50кдж - тепло
100 - энергия, перешедшая в груз и ставшая потенциальной.
Опускание:
50кдж - тепло
50кдж - теоретически прилетит на движок для рекуперации.
Практически, поскольку редуктор самотормозящий, все 100 уйдут в тепло на нем(ведь трение на площадке контакта зубьев пропорционально силе, нормальной к площадке. А в обратном направлении (т.е. усилие прилетает от колеса) эта сила будет больше, чем в прямом (угол наклона зубьев не 45град ведь)). Плюс надо еще движком подкручивать червяк, хотя тут уже полная мощность движка не нужна.

Или же я чего-то не того загородил...

[olivru]

Рассмотрим грузик на наклонной под углом альфа плоскости. К-т трения покоя и скольжения примем для упрощения одинаковым и равным 1.01 от синуса альфа. Когда толкаем грузик вверх, чтоб сдвинуть, надо приложить силу, равную примерно 2.01 от массы, умноженной на тангенс альфа . Когда вниз - равной 0.01 от массы, умноженной на тангенс альфа. Если сила будет больше - груз начнет двигаться с ускорением.
Каков КПД означенных процессов? А он разный. Я еще не понял, где в червячной передаче рассеивается энергия при опускании. Но однозначно понятно, что рассматривать КПД, как постоянную величину - слишком грубое упрощение. И вдобавок, (чисто теоретически, исходя из закона сохранения энергии и при условии, что в системе не появляется ничего нового при опускании по сравнению с подъемом груза) получается, что самотормозящий редуктор с КПД (под нагрузкой) выше 50% невозможен, иначе он не будет самотормозящим.

Еще начинаю подозревать, что при опускании (на редукторах с кпд выше 50%, но остающихся при этом самотормозящими) в динамике движения появляются некоторые силы, которых не было при поднимании, которые включают (или значительно дополнительно нагружают) дополнительные поверхности трения.

Сообщение от Дмитрий Юпатов А в обратном направлении (т.е. усилие прилетает от колеса) эта сила будет больше, чем в прямом (угол наклона зубьев не 45град ведь)

Вот это, похоже коренное утверждение (если оно истинно). Обоснуй!

[Дмитрий Юпатов]

Сообщение от olivru Но однозначно понятно, что рассматривать КПД, как постоянную величину - слишком грубое упрощение

ну вроде как...
не одни мы так считаем:

Сообщение от Konimar Сдается, что у самотормозящейся передачи КПД в режиме самоторможения равен 0

Интересная статья: http://reductory.ru/literatura/detal...peredachi.html
и цитата из нее:

Следует учитывать, что, согласно формуле (9.9), КПД самотормозящей передачи мал и всегда меньше 0,5

и еще оттуда же

Если ведущим является колесо, то вследствие изменения направления сил получают 9,10. При γ^φ, η, = 0 передача движения в обратном направлении (от колеса к червяку) становится невозможной

надо полагать, η - это КПД, который равен 0 при передаче в обратном направлении.
UPD

Вот это, похоже коренное утверждение (если оно истинно). Обоснуй!

не верное в прямом смысле. Имел в виду соотношение угла наклона линии винта и угла трения в пятне контакта зубьев.
Т.е. если предположить, что угол винтовой линии 0 к плоскости, перепендикулярной оси (винт вырождается в набор впадин и выступов кольцевых) то никогда колесо не провернет червяк. Только не придирайтесь, что и червяк не прокрутит колесо, т.к. этот вырожденный червяк вращать можно, а вот колесо застопорено.
И наоборот - при угле 90 к плоскости, перепендикулярной оси (винт вырождается в шлицевой валик), то колесо свободно вращается, а винт застопорен всегда.
Ну при мысленном представлении этих случаев учитываем не только поворот линии червяка, но и то, что в первом случае на колесе линия зубьев параллельна оси колеса, а во втором - перпендикулярна (вроде как и не шестерня вовсе ).
Ну вот как-то так. А вообще в статье куда все более человечески написано.

[olivru]

Сообщение от Дмитрий Юпатов Интересная статья: http://reductory.ru/literatura/detal...peredachi.html и цитата из нее: Следует учитывать, что, согласно формуле (9.9), КПД самотормозящей передачи мал и всегда меньше 0,5 .

Тот же вывод, к которому я пришел через задний вход на примере груза на наклонной плоскости.
Еще там существенное указание на падение сил трения при возрастании линейных скоростей

Однако ж КПД червячных передач доходит до 70%. А волновых - до 90%. Причем, кмк, волновая должна самотормозить даже понадежней червячной. Где там собака порылась?

[Дмитрий Юпатов]

Сообщение от olivru Однако ж КПД червячных передач доходит до 70%

а при каких параметрах зацепления? Число заходов, угол подъема винта... Давайте читать полностью: всегда меньше 0,5 для самотормозящихся.
А с волновыми не сталкивался... Нет, ну схему представляю, но живьем не видел.

[7Александр]

Вы давно читали Перельмана "Занимательная механика"?

[Дмитрий Юпатов]

Сообщение от 7Александр Вы давно читали Перельмана "Занимательная механика"?

Offtop: ни разу
В контексте темы подозреваю, что начали молоть не то? Поправьте, если не трудно тогда

[olivru]

Сообщение от 7Александр Вы давно читали Перельмана "Занимательная механика"?

"Нехорошо издеваться над убогими!". Возможно, даже, против правил форума. Особенно когда даже без указания автора, к кому это относится и его конкретных цитат, вызвавших критику. Чем бросаться снисходительными фраами, лучше бы конкретика. Ссылочка, номер страницы, строки... Или цитата. Ну хотя бы собственное изложение мысли, а не ярковыраженные апломб и пренебрежение "через губу"

Сообщение от Дмитрий Юпатов А вообще в статье куда все более человечески написано.

Может и человечески, но конкретного ответа на вопрос темы я там не нашел

[Дмитрий Юпатов]

Сообщение от olivru Может и человечески, но конкретного ответа на вопрос темы я там не нашел

Ну если мы говорим о самотормозящей, то четко сказано, что КПД в обратном направлении = 0. Значит все уйдет в тепло. Ну и на износ деталей.
Ну и потом, к чему это все? На червяке вы рекуперации не получите. Да и не на червяке тоже не слишком вариант: мощности как бы не те. Не забывайте о необходимости установки чего-то вроде реле-регулятора, чтобы при рекуперации движком получать зарядное напряжение и ток определенной величины. Есть ли практический смысл в этом? Не проще ли установить АКБ большей емкости? Да и работы на лебедке производить при работаещем двигателе авто.
Да и электродвигатель, хоть и обратим, но КПД в режиме генератора у него ниже будет, как я помню из курса ТОЭ.

[olivru]

Сообщение от Дмитрий Юпатов А с волновыми не сталкивался... Нет, ну схему представляю, но живьем не видел.

Там даже по схеме понятно, что ведомый вал ни при каких обстоятельствах не сможет провернуть ведущий. Вот КПД выше 50% уже не столь очевиден из схемы, но источники утверждают, что выше, и даже поднимается к 90%

[7Александр]

Сообщение от olivru "Нехорошо издеваться над убогими!". Возможно, даже, против правил форума

На форуме я смог познакомиться с Вашими перлами инженерной мысли.
А мысли где?

[olivru]

Сообщение от Дмитрий Юпатов Ну и потом, к чему это все? На червяке вы рекуперации не получите. Да и не на червяке тоже не слишком вариант: мощности как бы не те. Не забывайте о необходимости установки чего-то вроде реле-регулятора, чтобы при рекуперации движком получать зарядное напряжение и ток определенной величины. Есть ли практический смысл в этом? Не проще ли установить АКБ большей емкости? Да и работы на лебедке производить при работаещем двигателе авто.

1. Понимание позволяет избегать ошибок
2. Понимание позволяет искать обходные пути
3. Понимание позволяет искать оптимум.
4. Да просто интересно!

А так, верное замечание, и как запасной вариант именно это и рассматривается.

[Konimar]

Насчет 50% для самотормозящихся:

[olivru]

Сообщение от 7Александр На форуме я смог познакомиться с Вашими перлами инженерной мысли. А мысли где?

Узнаю уже проявленный выше стиль пустопорожнего сотрясания воздуха без конкретики. Цитату и ее разбор в студию, тогда будет разговор. Иначе - не убеждает. Таких любителей унизить окружающих, которые сами из себя ничего не представляют и боятся упасть лицом в грязь, разбираясь в деталях, в и-нете полно. Меня это давно не задевает.

Весьма вероятно, что я чайник супротив тебя - корефея (хотя неплохо бы корифейство, для начала все же, проявить). Но
1. форум открыт для всех
2. Незнание не порок - плохо не желание знать. А знать, не значит тупо зазубрить чью то максиму, но понять ее предельно глубоко, с тем, чтобы научиться применять в решении задач.

Сообщение от Konimar Насчет 50% для самотормозящихся:

Огромное спасибо!!!
Пытаюсь разобраться. Правильно ли я понимаю, что "f" на этих пояснениях обозначен к-т трения зуба шестерни о поверхность червяка?

Во втором случае (опускание груза) нет обозначений возле векторов. Предполагаю, что вертикальный, это по прежнему "P". Он, по идее, если движение без ускорения, тот же, что и при подъеме. Получается, что нормаль N уменьшилась?

Не очень пока разобрался, еще буду обдумывать.

И,опять же, это не объяснеят КПД червяков выше 50%. Или там просто нет самоторможения?
А в случае с волновой передачей за счет чего такой высокий КПД. Мне трудно поверить, что крутящий момент на ведомом валу способна раскрутить водило деформирующее гибкую шестерню, тем не менее КПД там обещается очень высоким

[Konimar]

Сообщение от olivru Пытаюсь разобраться. Правильно ли я понимаю, что "f" на этих пояснениях обозначен к-т трения зуба шестерни о поверхность червяка

Да, f - это коэффициент трения, забыл написать.
Да, по моему мнению у червячной передачи с КПД более 50% нет самоторможения (или обеспечивается специальными механизмами).
N может и уменьшается, но это не принципиально.
По п. волновой передачи - она вообще насколько знаю, предназначена для передачи только в одном направлении (только с понижением числа оборотов).

[Дмитрий Юпатов]

Сообщение от olivru Правильно ли я понимаю, что "f" на этих пояснениях обозначен к-т трения зуба шестерни о поверхность червяка

вроде как

[7Александр]

Сообщение от olivru 1. форум открыт для всех 2. Незнание не порок - плохо не желание знать.

Буду рад видеть Вас среди болельщиков в Харькове на ЕВРО 2012

[Солидворкер]

Без взаимных наездов, пожалуйста!

[olivru]

Сообщение от Konimar По п. волновой передачи - она вообще насколько знаю, предназначена для передачи только в одном направлении (только с понижением числа оборотов).

Не понял. Судя по тем схемам, которые я видел, зубья шестерен там симметричны и направление врашения ведущего вала ( а значит и ведомой шестерни) никак строго не задается - хоть против, хоть по часовой стрелки. Это если речь о направлении вращения. Если же речь о направлении передачи энергии от ведущего вала, вращающего эксцентрик, деформирующий гибкую шестерню, то да, я и сам об этом толкую - только от скоростного вала к медленному. Что автоматически означает самостопорение этой передачи. Это при том, что КПД у волновых заявляют до 90%. И главный вопрос этой темы про энергию, умело отброшенный на червяках снижением КПД при подъеме ниже 50% (при самостопорении), на волновой передаче встает вновь и в полный рост - там налицо и высокий КПД, и эффект самоторможения.

[7Александр]

Сообщение от Солидворкер Без взаимных наездов, пожалуйста!

Все хорошо.
Пиво у нас нормальное.
Прилетают Голландцы, немцы и прочая публика.

[Konimar]

Сообщение от olivru Не понял. Судя по тем схемам, которые я видел, зубья шестерен там симметричны и направление врашение ведущего вала ( а значит и ведомой шестерни) никак строго не задается - хоть против, хоть по часовой стрелки. Это если речь о направлении вращения. Если же речь о направлении передачи энергии от ведущего вала, вращающего эксцентрик, деформирующий гибкую шестерню, то да, я и сам об этом толкую - только от скоростного вала к медленному. Что автоматически означает самостопорение этой передачи. Это при том, что КПД у волновых заявляют до 90%. И главный вопрос этой темы, умело отброшенный на червяках снижением КПД ниже 50% (при самостопорении), на волновой передаче встает вновь и в полный рост - там на лицо и высокий КПД, и эффект самоторможения.

Да, я именно имел в виду - от ведущего к ведомому (против или по часовой стрелке -безразлично).
А что касается волновой передачи то - она действует на своеобразном принципе, отличном от червячной, и наверное, там свои закономерности по КПД. И самостопорение по другим причинам.
Самостопрение возникает из за эффекта замка, чтоли.

[olivru]

Сообщение от Konimar Самостопрение возникает из за эффекта замка, чтоли.

Про замок понятно. Непонятно, что будет перегреваться, когда такой передачей начнем груз тяжелый опускать.

Кстати, судя по той статье, на которую ссылался Дмитрий Юпатов, раз трение падает при повышении скорости за счет разогрева смазки и др.подобных факторов, оно не сможет моментально возрасти при снижении скорости. А это значит, что КПД червячной передачи, возрасший при интенсивном использовании, снизится до ниже 50% не моментально и лебедка, работающая на принципе самоторможения даст в этом принципе сбой - поднятый груз при выключении двигателя остановится благодаря гравитации и тут же, благодаря ей начнет опускаться, разгоняясь и приводя к неприятным последствиям. Это все теоретически, хотя боюсь, что на практике тоже может случиться

[ГеКИР]

Просматривая такие темы, всегда хочется напомнить анекдот о неком, просящим в храме у бога выигрыш в лотерею. Ответ бога наверное все знают: купи для начала билет!
Перефразируя ответ с неба, автор темы откройте для начала учебник физики хотя бы за 7-ой класс и почитайте.

[Солидворкер]

Сообщение от olivru Непонятно, что будет перегреваться, когда такой передачей начнем груз тяжелый опускать.

То же самое, что и когда начнем опускать.

[Laborant]

Сообщение от olivru Непонятно, что будет перегреваться, когда такой передачей начнем груз тяжелый опускать.

Ничего не будет. Если при подъеме не перегрелась, то уж при спуске и подавно.

[olivru]

Сообщение от ГеКИР Перефразируя ответ с неба, автор темы откройте для начала учебник физики хотя бы за 7-ой класс и почитайте.

Я может в ВУЗе инженерную механику и не изучал, но школьную физику, поверьте и спустя многие годы понимаю отлично, получше большинства лучших выпускников школы. Да и из ВУЗовской еще не все выветрилось. Вопрос то поглубже будет...

Сообщение от Laborant Ничего не будет. Если при подъеме не перегрелась, то уж при спуске и подавно.

Ответ неверный (см. первое сообщение). При подъеме 2.5 тн на 4 м с КПД 0.9 двигатель потратит 100/0.9=111 КДж, из которых 11 уйдет на нагрев зубьев передачи, а 100 КДж - на увеличение потенциальной энергии груза. Крутим теперь движок в обратную сторону с той же скоростью. При опускании двигатель почти ничего не потратит, можно считать 0 (ну может килоджоуль). Зато груз уменьшит свою потенциальную энергию на 100 КДж. Если, как ты утверждаешь, произойдет то же самое, что при подъеме, редуктор "впитает" те же 11КДж (и потому он не перегреется). Куда подеваются отсталные 90Кдж?! Или мы закон сохранения энергии отрицаем?!
Замечание В этих грубых подсчетах я принимаю ускорение свободного падения равным 10 м\с2, а не 9.8, чтоб меня не тыкали носом в ошибки. Не Земля, другая похожая планета чуть бОльшей массы

Солидворкер, во фразе "То же самое, что и когда начнем опускать." видимо опечатка. Уточни, пжста, чего сказать хотел.

[Konimar]

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

[7Александр]

Сообщение от olivru Про замок понятно. Непонятно, что будет перегреваться, когда такой передачей начнем груз тяжелый опускать.

Вы когда-нибуть видели тяжелые грузы?

[olivru]

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

Как? Он должен нагреться на 100 КДж, т.е. в 10 раз сильнее, чем при подъеме. Помимо того, что волновой редуктор, допускающий опускание грузов, подразумевает наличие огромного радиатора в сравнении с редуктором, работающим лишь на подъем, непонятно куда и с какой стати в нем должно выделяться столько энергии. Ведь все его элементы (кроме вала двигателя) работают при подъеме в приблизительно том же режиме и при тех же нагрузках, что и при опускании. Или я чего то не понимаю в его устройстве.

[Konimar]

При опускании можно допускать меньшую скорость

[olivru]

Сообщение от Konimar При опускании можно допускать меньшую скорость

Мы пока не обсуждаем режимы работы (кстати, как раз при опускании бы, чисто теоретически, хорошо бы скорость увеличить - мощность двигателя то позволяет. Это, кстати, и ответ ДмитриюЮпатову, зачем нужно к системе городить генератор - через генератор можно по проводам отвести энергию, которую если не на подзарядку, то хоть через кипятильник можно рассеять). Мы пытаемся понять, что в режиме опускания через волновую передачу принципиально иного, раз энергии трения выделяется на один оборот ведомого вала в 10 раз больше, чем при подъеме. Потому, что если это правильно понять, можно подумать, как с этим побороться. А пока непонятно, с чем бороться, нельзя думать и о том, "как?".

[ETCartman]

Сообщение от olivru При опускании двигатель почти ничего не потратит, можно считать 0 (ну может килоджоуль). Зато груз уменьшит свою потенциальную энергию на 100 КДж. .

если опускание идет с постоянной скоростью (а не в свободном падении) то значит что на груз действует сила которая уравновешивает силу тяжести. то есть все в точности также как при подъеме. это следует из закона ньютона между прочим. эта сила также создает момент на валу и при вращении совершается работа. в конечном итоге вся энергия переходит в тепло. разогрев имеет место быть.

[olivru]

Сообщение от ETCartman если опускание идет с постоянной скоростью (а не в свободном падении) то значит что на груз действует сила которая уравновешивает силу тяжести. то есть все в точности также как при подъеме. это следует из закона ньютона между прочим. эта сила также создает момент на валу и при вращении совершается работа. в конечном итоге вся энергия переходит в тепло. разогрев имеет место быть.

С данным фактом не поспоришь. Хочется детальнее понять, на каких именно квадратных миллиметрах поверхностей волнового редуктора идет то на порядок большее, чем при подъеме, трение. Тогда может быть понятнее станет, что можно предпринять, чтобы либо уменьшить то трение, либо эффективнее отводить энергию.

Вот имеем мы движок на 2 КВт. При КПД 0.9 мы наши 2.5 тн сможем поднимать со скоростью около 1 м за четверть минуты. Но вот опускать бы неплохо иной раз со скоростью метр за 2 сек. И мощность позволит, т.к. при опускании то ее почти не требуется. Да вот беда - даже если опускать по метру за 15 сек, греться редуктор будет в 10 раз сильнее, чем при подъеме (согласно закону сохранения). А если в придачу еще и ускориться в 7.5 раз, редуктор будет греться в 75 раз интенсивнее, чем при подъеме. Это реально мощный нагрев. Полтора десятка КВТ. Киловаттная плитка греет так, что не подходи. А тут 15. Хоть тепловую пушку ставь

[Солидворкер]

Сообщение от olivru Но вот опускать бы неплохо иной раз со скоростью метр за 2 сек. И мощность позволит, т.к. при опускании то ее почти не требуется. Да вот беда

-асинхронник, сволочь, не хочет вращаться быстрее, чем дает имеющееся количество полюсов... А так ведь все ладненько получалось, отбираем 15 КВт тепла, запускаем обратно на двигатель, а остальными киловаттами запитываем компьютер и принтер и строчим письмо в Парижскую академию наук на предмет ВД.

[olivru]

Сообщение от Солидворкер -асинхронник, сволочь, не хочет вращаться быстрее, чем дает имеющееся количество полюсов... А так ведь все ладненько получалось, отбираем 15 КВт тепла, запускаем обратно на двигатель, а остальными киловаттами запитываем компьютер и принтер и строчим письмо в Парижскую академию наук на предмет ВД.

Смеяться над бедой изволишь! . Да, не в той вселенной мы родились

А если предметно - конструкции коллекторных движков, способных развивать близкую мощность в широком диапазоне оборотов, сегодня разработаны и выпускаются. Т.е. обеспечить такую затею силовой машиной вполне можно. Вот только как решить проблему отвода больших мощностей (а еще лучше, аккумуляции)?! Особенно когда никто даже не может внятно растолковать, где в волновой передаче с кпд подъема 90% рассеивается энергия при опускании

Крамольная мысль: а если все же волновой редуктор с кпд0.9 не является самотормозящим?! Может нагрузка крутящего момента на жесткую шестерню способна через гибкую придать крутящий момент кулачку на ведущем валу? Тогда все встает на свои места. И высокий КПД легко вписывается в такое предположение, и все остальное.

Мои то познания об этой конструкции чисто теоретические и поверхностные. Да и здесь, похоже, никто живьем такой редуктор не эксплуатировал, не говоря о проектировании.

И ведь еще одна проблема есть - с оборотами двигателя. Даже если найдется объяснение одновременной возможности и высокого КПД и самостопарения. Если даже где то снаружи подвесить к барабану генератор, способный принять 15 квт, то двигатель то , вращаюший эксцентрик, хоть и на холостом ходу, будет крутиться. Если, к примеру передаточное число 100, а барабан крутится со скоростью 60 об\сек, то эксцентрику придется шустрить по гибкой шестерне со скоростью 6000 об\мин, в то время как в штатном режиме на подъем при 2 квт он должен крутиться со скоростью 800 об мин. Не потребует ли это запредельных точностей исполнения и не приведет ли к чрезмерно быстрому усталостному износу гибкой шестерни волновой передачи?

[Дмитрий Юпатов]

Сообщение от olivru Это, кстати, и ответ ДмитриюЮпатову, зачем нужно к системе городить генератор - через генератор можно по проводам отвести энергию, которую если не на подзарядку, то хоть через кипятильник можно рассеять

Представим себе такой агрегат: генератор, соединенный с редуктором. По вашей логике, если раскручивать генератор и не вешать на него нагрузку, редуктор будет греться шо дурной А с нагрузкой - нет.

[olivru]

Сообщение от Дмитрий Юпатов Представим себе такой агрегат: генератор, соединенный с редуктором. По вашей логике, если раскручивать генератор и не вешать на него нагрузку, редуктор будет греться шо дурной А с нагрузкой - нет.

Да, без нагрузки на генераторе последний не создаст тормозящего момента, будет крутиться легко и в холостую. Но если от него провода пробросить к висящей неподалеку банке с водой, то греться и закипать будет вода (теплоемкость и энергия кипения которой огромны - литра хватит на решение проблемы, а если еще и электролиз воды осуществлять, то и 50 грамм достаточно)

Если генератор примет на себя часть момента с барабана до редуктора, то момент на редукторе уменьшится на соответсвующую величину, а значит и все трущиеся поверхности будут прижиматься к друг другу меньше, силы трения уменьшатся, потери на нагревание - тоже. дело за малым - суметь генератор подсоединить

[Кулик Алексей aka kpblc]

Приходите в норму или тема будет закрыта.

[Konimar]

По моему КПД волнового редуктора упадет в два раза (до 35%) при передаче от медленного вала к быстрому (думаю, что знаю как это можно обосновать). Т.о. на редукторе будет рассеиваться ~70 кДж. Отсюда не далеко и до всех 100 кДж (на которые стоит и рассчитывать).
По моему мощность в виде тепла за счет трения выделится на зубчатом венце.

[olivru]

Сообщение от Konimar По моему КПД волнового редуктора упадет в два раза (до 35%) при передаче от медленного вала к быстрому (думаю, что знаю как это можно обосновать). Т.о. на редукторе будет рассеиваться ~70 кДж. Отсюда не далеко и до всех 100 кДж (на которые стоит и рассчитывать). По моему мощность в виде тепла за счет трения выделится на зубчатом венце.

Интуитивно это понятно, если верить в нерушимость закона сохранения энергии (а я в него верю!) и в то, что редуктор при этом самостопорящий (т.е. не передает часть энергии на вал двигателя, раскручивая его без нагрузки с ускорением). И не 70 КДЖ, а все 111 КДж должны рассеяться на редукторе - больше то негде!

Но хочется понять, в чем именно, в каких конкретно силах и трениях оно проявится. Чем принципиально движения в волновом редукторе при подъеме отличаются от тех же движений при опускании?

[boson]

Интересная дискуссия, но мне кажется далеко зашли насчет деталей передачи. Должна быть симметрия. Если одинаковая скорость опускания-поднимания, то и механическая работа в обоих случаях одинакова, один и тот же момент на передаче, одно и то же трение. Но только при опускании нулевой уровень потенциальной энергии будет высота, а максимальный отрицательный уровень "пол". Так как можно определить только изменение потенциальной энергии а не ее абсолютное значение, то при поднимании совершиться работа в передаче mgh, а при опускании -mgh

[Konimar]

Разница в том,работает редуктор в сторону нагрузки и обеспечивает, например, постоянную скорость, или работает в направлении противоположном действию нагрузки.

[sbi]

olivru Вопрос на вопрос. Сколько неверных, вернее глупых, постулатов в Вашем вопросе?
А в заголовке? Лапшу на уши вешаем
А законы термодинамики, куда всё деётся,обсудим "тепловую смерть вселенной"?

[olivru]

Вот на этой страничке в конце табличка зависимости КПД волнового редуктора от передаточного числа

8. Коэффициент полезного действия волновых редукторов
i 63 80 100 125 160 200 250 315
КПД 0,83 0,82 0,80 0,78 0,75 0,72 0,70 0,65.
То же не все шоколадно и чем выше передаточное число, тем ниже КПД. Правда все еще выше 50%.

При малом передаточном числе число зубьев ниже, углы зацеплений больше ... Может они и вправду перестают быть самотормозящими при высоких КПД и низких передаточных числах?

[ETCartman]

Сообщение от olivru С данным фактом не поспоришь. Хочется детальнее понять, на каких именно квадратных миллиметрах поверхностей волнового редуктора идет то на порядок большее, чем при подъеме, трение.

а вот у меня встречная задача. есть банка пороха. у нее есть потенциальная химическая энергия, которая при сгорании разгоняет пули, нагревает ствол и т.д. пришел некто и вылил в порох банку воды. вопрос куда девалась потенциальная энергия? реакции то не было - просто порох намок и утерял способность сгорать.
дело в том что никакой потенциальной энергии не существует в реальности. для двигателя который создает усилие F на пути s (момент M на угле поворота phi) совсем не важно - поднимает он тело или опускает. на то закон сохранения энергии и является фундаментальным потому как не важно на каких милиметрах что там происходит.
Изменение потенциальной энергии равно работе и в конечном итоге эта разница переходит в нагрев. А работа в данном случае со знаком минус. дельтапэ = - работа. при подъеме дельтапэ = работа.таки и все.

[Fogel]

Хм, о том что потенциальная энергия копится это они помнят, а что кинетическая вовсе не обязана уйти целиком в редуктор это они пропустили. Допустим я начал опускать груз и резко остановил привод, что, у меня масло закипит немедлено? Будет удар, может даже зубья выломает, а лишнее уйдет в пластику каната и стрелы.
P.S. я и не заметил что тут не одна страница и все уже разжевали.

[Serge Krasnikov]

Праздники прошли, пора спускать на землю

Итак физика 7 класс

1. Когда мы перемещаем груз по горизонтальной поверхности появляется сила трения Ftr=F x f
т.е. сила помноженная на коэффициент трения.

2. Что такое работа
A=F x s
т.е. произведение силы на перемещение

3. Что такое энергия
N= A/t
т.е. Энергия - это работа произведенная в единицу времени

Далее, если у нас редуктор самотормозящийся, то у него сила трения всегда больше силы затраченной на перемещение(раскрутку), т.е. получается что полезный груз в нашей элементарнной схеме просто не сдвинулся т.е. перемещения не было, работа равна нулю, а значит и энергии, которую вы так пытаетесь затратить на трение и разогрев редуктора просто нету

[Дмитрий Юпатов]

Сообщение от Serge Krasnikov Далее, если у нас редуктор самотормозящийся, то у него сила трения всегда больше силы затраченной на перемещение(раскрутку)

Та уже проходили. Только через углы трения и подъема винта.
А насчет потенциальной энергии - уже жалею, что применил это понятие в начале... В итоге ТС только запутал.

[ETCartman]

Сообщение от Serge Krasnikov я. 2. Что такое работа A=F x s т.е. произведение силы на перемещение 3. Что такое энергия N= A/t т.е. Энергия - это работа произведенная в единицу времени :

это мощность

[Serge Krasnikov]

Сообщение от ETCartman это мощность

Да ты прав, но принципиальной сути моего сообщения не меняет
Механическая энергия и механическая работа в принципе отождествляется

[olivru]

Сообщение от ETCartman Изменение потенциальной энергии равно работе и в конечном итоге эта разница переходит в нагрев.

С этим никто не спорит. Вопрос в том, как может быть редуктор с кпд выше 50% самотормозящим?! Либо должны появиться какие то принципиальные силы трения против движения, на которые порасходуется энергия, либо прежние (что были при подъеме) должны как то возрасти (и чем ближе КПД был к 100%, тем радикальнее этот рост).

Сообщение от Fogel Хм, о том что потенциальная энергия копится это они помнят, а что кинетическая вовсе не обязана уйти целиком в редуктор это они пропустили. Допустим я начал опускать груз и резко остановил привод, что, у меня масло закипит немедлено? Будет удар, может даже зубья выломает, а лишнее уйдет в пластику каната и стрелы.

Конечно, на рывок по преодолению кинетической энергии при торможении разогнавшегося груза энергия уйдет не столько в редуктор, сколько в упругость барабана, троса, самого груза, который тоже деформируется при изменяющейся нагрузке, несущей стрелы и пр. деформирующихся при перегрузках элементов . Но той кинетической почти нет. Ускорение свободного падения достаточно велико. До наших 0.5 м\с (напоминаю, что для 2.5 тн эта скорость соответствует изменению потенциальной энергии груза со скоростью 15 квт) груз разгонится за 1/20 сек, т.е. пройдя в свободном падении путь 5 см. Я именно поэтому для наглядности в примере взял перемещение 2.5 тн на 4 м, а не на 40 см, чтобы заморочками с учетом кинетической можно было совсем пренебречь

Сообщение от Serge Krasnikov Далее, если у нас редуктор самотормозящийся, то у него сила трения всегда больше силы затраченной на перемещение(раскрутку), т.е. получается что полезный груз в нашей элементарнной схеме просто не сдвинулся т.е. перемещения не было, работа равна нулю, а значит и энергии, которую вы так пытаетесь затратить на трение и разогрев редуктора просто нету

Это да. Подняли - потратили энергию. Остановили - энергия тратиться перестала. Но вот вздумали начать опускать. Груз вниз сам пойидет, его только чуть подтолкнуть, двигатель почти не тратит мощности, можно считать ее равной нулю. Однако на торможение то груза в редукторе тратится столько же энергии, сколько тратилось при подъеме - процесс ничем радикально не изменился, как мне кажется. Значит груз должен начать разгоняться. Если это будет происходить с волновой передачей, кпд к-рой сильно выше 50% - физическая картина возвращается в русло классической механики и законов сохранения. Если нет - надо искать, какие такие силы возникают в районе поверхностей зацепления зубьев, или кулачка эксцентрика, которых не было при подъеме, и которые будут тормозить груз, одновременно преобразовывая потенциальную энергию в тепловую нагрева редуктора (а заодно озаботиться установкой мощного радиатора).
Если таких сил нет, то при опускании груза самоторможения в редукторе будет не достаточно и часть торможения должен на себя принять двигатель, т.е. он должен начать работать в режиме рекуперации.

Чисто теоретически, если кпд редуктора при спуске останется тем же, что и при подъеме, а при подъеме он был, скажем, 80%, то 80 % потенциалтной энергии груза можно рекуперировать, переведя движок в генераторный режим. Часть энергии, как предлагал Солидворкер, пустить на полезное дело (например на подзаряд батареи), а другую - чтоб зажечь прожектор, свет которого возвестил бы в Парижскую академию о том, что законы сохранения по прежнему соблюдаются

Сообщение от Fogel P.S. я и не заметил что тут не одна страница и все уже разжевали.

Страниц то много, только беда - никто так и не смог ничего конкретного сообщить. Разными способами много раз объяснили, что самотормозящий редуктор не может иметь КПД выше 50% без какого-то радикального отличия процессов опускания от процессов подъема. Ну так это очевидно и на примере с грузом на наклонной плоскости: Если сила трения > bkb равна силе скатывания, то процесс самотормозящийся, однако, когда мы этот груз толкаем вверх, то меньше половины энгергии уходит собственно в подъем, а именно подъем и есть полезное действие, деля которое на общие энергозатраты мы вычисляем КПД

Отсюда главный вопрос этой темы: как может быть передача с КПД больше 50% самотормозящей?! Или его еще более важный выриант: что происходит в высокоэффективных волновых передачах при опускании в сравнении с подъемом, когда в трение уходит лишь (1-КПД) доля общих затрат энергии? Ответов возможно, по логике, лишь два
1. Они не являются самотормозящими и достаточно лишь слегка стронуть водило с места - оно начнет саморазгоняться (а может и без этого будет разгоняться и тогда нужен дополнительный тормоз)
2. Чем то процесс опускания радикально отличается от подъема и редуктор на спуске начинает сильно перегреваться.

Третий ответ о нарушении закона сохранения энергии, который некоторые тут без обоснования пытаются запрятать в разное словоблудие, не приемлется. Тогда надо выбрать один из двух.

[sbi]

Сообщение от olivru С этим никто не спорит. Вопрос в том, как может быть редуктор с кпд выше 50% самотормозящим?! Либо должны появиться какие то принципиальные силы трения против движения, на которые порасходуется энергия, либо прежние (что были при подъеме) должны как то возрасти (и чем ближе КПД был к 100%, тем радикальнее этот рост).

Это откуда? Трехголовый змей-горыныч попутал? Клзассики марксизма в троединстве троицы?
Или подмена одного понятия другим?
Ответ один .... Куда деётся все, кто пишет кпд для понта и тд...
"Отсюда главный вопрос этой темы: как может быть передача с КПД больше 50% самотормозящей?!"
Offtop: Ответ: Один моряк вёз 1000т бананов с юга на север в Европу. Вопрос сколько дополнительной выручки он получил, если учесть, что земля имеет форму эллипсоида, а стоимость 1 кг бананов 50р

[olivru]

Сообщение от ETCartman а вот у меня встречная задача. есть банка пороха. у нее есть потенциальная химическая энергия, которая при сгорании разгоняет пули, нагревает ствол и т.д. пришел некто и вылил в порох банку воды. вопрос куда девалась потенциальная энергия? реакции то не было - просто порох намок и утерял способность сгорать. дело в том что никакой потенциальной энергии не существует в реальности. для двигателя который создает усилие F на пути s (момент M на угле поворота phi) совсем не важно - поднимает он тело или опускает. на то закон сохранения энергии и является фундаментальным потому как не важно на каких милиметрах что там происходит.

Насчет несуществования потенциальной энергии это правильнее с кем нибудь из корифеев поделиться (Исааком Ньютоном, например). А пример с порохом он неоднозначен. Если порох не портится от воды, то его намокание - это всего лишь превращение реакции невозможной на какое то время. Высохнет - взорвется. Аналогом в нашем случае является подставка под груз. Вы можете начать крутить лебедку вниз, трос разматываться без нагрузки будет, а вот груз не опустится. Соответственно потенциальная энергия груза (она все же есть) никуда не девается, она остается в грузе до тех пор, пока Вы из под этого висельника не выбьете табурет.

Собственно весь этот разговор имеет смысл вести с теми, кто проектировал или хотя бы использовал волновые передачи с высоким КПД для торможения грузов ... либо с очень грамотными механиками, которые имеют достаточно воображения, чтобы прокрутить в голове в мельчайших деталях весь процесс и точно понять, что-же реально там будет происходить....

Я, все же, больше склоняюсь к тому, что волновые передачи с высоким КПД не являются самотормозящими.

[sbi]

"Насчет не существования потенциальной энергии это правильнее с кем нибудь из корифеев поделиться"
Господин хороший, вот вы и поделитесь, Шел человек упал в пропасть, откуда у него столько энергии, Ньютон не поможет,

Сообщение от olivru имеет смысл вести с теми, кто проектировал или хотя бы использовал волновые передачи с высоким КПД для торможения грузов ... либо с очень грамотными механиками, которые имеют достаточно воображения, чтобы прокрутить в голове в мельчайших деталях весь процесс и точно понять, что-же реально там будет происходить....

Вам и карты в руки

[Солидворкер]

Сообщение от olivru либо с очень грамотными механиками, которые имеют достаточно воображения, чтобы прокрутить в голове в мельчайших деталях весь процесс и точно понять, что-же реально там будет происходить....

У меня тоже вопрос к грамотным механикам, которые крутят мельчайшие детали.
Еду я, значит на машине по шоссе (машина -зверь, 200 лошадей под капотом), еду, еду, и вдруг спуск, длинный-длинный... Бензин-то дорогой, экономить надо, врубаю я, значит, нейтралку, обороты на минимум, и еду накатом. Еду-еду и не могу понять, 150 киловатт под капотом, на движение они не затрачиваются, значит, уходят в нагрев, а при таких раскладах не то, что тосол весь должен был выкипеть, а и движок, пожалуй поплавится. А он не плавится, зараза... Растолкуйте, в чем тут дело?

[olivru]

Сообщение от Солидворкер У меня тоже вопрос к грамотным механикам, которые крутят мельчайшие детали. Еду я, значит на машине по шоссе (машина -зверь, 200 лошадей под капотом), еду, еду, и вдруг спуск, длинный-длинный... Бензин-то дорогой, экономить надо, врубаю я, значит, нейтралку, обороты на минимум, и еду накатом. Еду-еду и не могу понять, 150 киловатт под капотом, на движение они не затрачиваются, значит, уходят в нагрев, а при таких раскладах не то, что тосол весь должен был выкипеть, а и движок, пожалуй поплавится. А он не плавится, зараза... Растолкуйте, в чем тут дело?

Конечно понятно, что этот вопрос несерьезный, чтоб поерничать. Но отвечу всерьез, чтоб вернуть дискуссию из навязываемого некоторыми не понимающими даже близко сути вопроса перехода на обсуждение пива и марксизма.
С горки накатом - скорость в пределе установится такая, что сумма сил сопротивления (воздуха, трения о дорогу и пр) уравняется с наклонной проекцией силы гравитации. Если двигатель вовсе выключить (не возбраняется и многие так делают), то он и греться не будет. Не выключать - он на холостом ходу не так много и греется. Учитывая, что его КПД не выше 40%, так на холостом он греться будет куда меньше, чем на той же скорости толкая по ровной дороге (а то и на подъем). Кроме того на холостом ходу продолжают работать все системы машины (включая термостат, помпу, радиатор, вентилятор радиатора) - если уж авто в многокилолометровых пробках по жаре стоят часами не перегреваясь, то при движении хоть с небольшой скоростью, когда радиатор обдувается, не перегреется и подавно

[Солидворкер]

Сообщение от olivru Конечно понятно, что этот вопрос несерьезный

Вопрос не серьезный, а вот ответ я хочу получить на полном серьезе.

[Дмитрий Юпатов]

Смотрю я на картинку редуктора и пытаюсь представить, что вращение передается не с поз.3 на поз.2 а наоборот... Срежет зубья на стакане или сам стакан свернется, и все дела. А если даже и нет, то КАК провернуть стакан?
Наверное дело тут не в трении, а в самой кинематике (хотя насколько это применимо к деформируемым элемента) что-ли.
Кстати, интересное видео: http://www.youtube.com/watch?v=901-p947iUc

[olivru]

Сообщение от Дмитрий Юпатов Смотрю я на картинку редуктора и пытаюсь представить, что вращение передается не с поз.3 на поз.2 а наоборот... Срежет зубья на стакане или сам стакан свернется, и все дела. А если даже и нет, то КАК провернуть стакан? Наверное дело тут не в трении, а в самой кинематике (хотя насколько это применимо к деформируемым элемента) что-ли.

Срежет или нет - зависит от прочности. И если не срежет при подъеме - с какой стати должно срезать при спуске. Стакан - да, это самая, кмк, сомнительная штука. Вроде бы его много, в том смысле, что длина окружности большая, поэтому может и тоненьким быть (а иначе то не согнется). Вот усталость металла от многократных знакопеременных изгибов должна сказаться, и быстро. А оборотов-изгибов то там мноооого. На один оборот ведомого вала передаточное число изгибов.

Но если присмотреться к фрагменту "г" на твоем рисунке, напрячь воображение, становится понятно, что при подъеме колесо 3 по внутренней поверхности гибкой шестерни 2 будет все время катиться как бы "в горку". А при спуске - наоборот с горки. В целях увеличения КПД это колесико на очень скользкой посадке сидит. Ему даже небольшого уклона хватит, чтоб покатиться. Как хорошо смазанная вагонетка покатится по рельсу даже при очень малом наклоне. Конечно, усилие будет небольшое, в передаточное число раз меньшее, чем от груза на ведомом барабане да еще за минусом всех трений. Но если сдвинет с места - дальше начнет раскручивать движок с ускорением до тех пор, если не будет торможения уже на самом валу двигателя.

Что касаетсяусталости стакана - есть конструкции волновой передачи с разрезной шестерней, одна часть которой неподвижна, а другая соединена с ведомым валом. и число зубьев отличается в этих половинках. Но это ничем не отличается от планетарной схемы, которую я называю "жульнической". В ней тоже две половинки с немного отличающимся числом зубьев, а вместо гибкой шестерни служат сателиты. Сколько сателитов, кратно стольки должно быть отличие числа зубьев. Вот у меня сейчас в руках канадская лебедка c таким редуктором (разбирал - разглядывал). Простое дешевое решение с передаточным числом под 200. Самотормозящее! Ну так и кпд у нее ниже 50%. Перегревается что при подъеме, что при опускании жутко, правда при опускании энергии почти не потребляет. И отличается от волновой она лишь тем, что хоть и в 3 местах (3 сателита), а не 2-х, зубья входят в зацепление, но в передаче усилия в каждый момент участвует не более пары зубьев сателита. А в волновой передаче, за счет более пологого примыкания, усилие передается 5-ю, а то и десятком зубьев ...

Может в волновом "жульническом" редукторе кпд будет повыше настолько, чтоб медленный вал смог прокрутить ведущий?

А вот видео с редуктором Симако заметил уже позднее. Гениально!!!

[Солидворкер]

Сообщение от olivru Может в волновом "жульническом" редукторе кпд будет повыше настолько, чтоб медленный вал смог прокрутить ведущий?

А какое отношение КПД имеет к самоторможению?

Сообщение от olivru Но отвечу всерьез, чтоб вернуть дискуссию из навязываемого некоторыми не понимающими даже близко сути вопроса перехода на обсуждение пива и марксизма.

Попытаюсь озвучить правильный ответ, хоть я и даже близко не понимаю сути вопроса.

Сообщение от olivru Кроме того на холостом ходу продолжают работать все системы машины (включая термостат, помпу, ражиатор) - если уж она в многокилолометровых пробках стоит часами не перегреваясь, то двигаясь хоть с небольшой скоростью не перегреется и подавно

Если отбросить всю эту лирику, то, в общем-то, ответ уже прозвучал.

Сообщение от olivru Не выключать - он на холостом ходу не так много и греется

А если немного развернуть, то не греется до космических температур двигатель, имеющий номинальную мощность 150 КВт по очень простой причине -он эту мощность при движении накатом просто не развивает. Мгновенная мощность будет значительно меньше этих самых 150000 Вт. Если посмотреть на формулу мощности, то сразу становится ясно почему, мощность прямо пропорциональна крутящему моменту, и при падении момента мгновенная мощность, естественно, уменьшается.

Вот и ответ на вопрос из первого сообщения назрел.
Куда девается энергия? Никуда она не девается, она просто не появляется.

Сообщение от olivru Систему можно считать условно замкнутой, кроме как в редукторе, энергии теряться негде.

Теряться негде, а вот появляться есть где. Если к системе осуществляется внешний подвод энергии, то какая же она замкнутая?

Сообщение от olivru Ясно одно - при столь большом передаточном числе все эти передачи самотормозящие

Тут, кстати, неточность. Большое передаточное отношение не является условием для самоторможения.
Грубо говоря, можно построить два редуктора с одинаковым передаточным отношением, один с системой цилиндрических колес, например, а второй -червячный. Пусть передаточное отношение будет хоть 1 к 100000. Условно говоря, выходной вал шестеренного редуктора всегда можно будет провернуть, имея достаточно длинный "лом", а вот выходной вал червячного -нет.

[olivru]

Сообщение от Солидворкер А какое отношение КПД имеет к самоторможению?

Уже много раз разными способами разные участники на страницах этой темы это объяснили. Самое простое, имхо, объяснение - с грузом на наклонной плоскости. Пока груз не съезжает под собственным весом (условие самоторможения), работа по толканию его вверх будет выполнятся с КПД ниже 50%, т.к. больше 50 % энергии будет расходоваться на преодоление трения, а меньше - на подъем груза.

Сообщение от Солидворкер Попытаюсь озвучить правильный ответ, хоть я и даже близко не понимаю сути вопроса.

мне кажется, не вышло

Сообщение от Солидворкер А если немного развернуть, то не греется до космических температур двигатель, имеющий номинальную мощность 150 КВт по очень простой причине -он эту мощность при движении накатом просто не развивает.

Нет. Не перегреется он по той причине, что имеет хорошо отлаженную систему охлаждения с большим запасом, которого хватит даже на работу с полной мощностью. Но энергии он на холостом ходу выделяет действительно много меньше, чем на полной мощности. Хотя пробей шланг к радиатору и через несколько минут цилиндры застучат даже на холостом ходу

Сообщение от Солидворкер Мгновенная мощность будет значительно меньше этих самых 150000 Вт. Если посмотреть на формулу мощности, то сразу становится ясно почему, мощность прямо пропорциональна крутящему моменту, и при падении момента мгновенная мощность, естественно, уменьшается.

К чему и о чем это сказано - не пойму

Сообщение от Солидворкер Вот и ответ на вопрос из первого сообщения назрел. Куда девается энергия? Никуда она не девается, она просто не появляется.

Интересно! Поднять груз - она значит появилась. А когда опускали - она сама собой ушла в 4-е измерение?!

Сообщение от Солидворкер еряться негде, а вот появляться есть где. Если к системе осуществляется внешний подвод энергии, то какая же она замкнутая?

При подъеме подводится энергия. Если подъем осуществляется с КПД 50%, то энергии подводится вдвое больше, чем нужно на подъем со 100%КПД. Половина уходит в тепло трущихся деталей, половина - в потенциал груза. Начали опускать с тем же кпд - на трение уходит столько же, а двигатель крутится с нулевой мощностью. Те 50% потраченной на подъем энергии движка, что перешли в потенциал груза, теперь превращаются в тепло на редукторе. Все логично. Но как только кпд выше 50 %, система перестала быть самотормозйщей. Вот лежал груз на наклонной шершавой поверхности, не двигался. Толкаем вверх - КПД ниже 50%, толкаем вниз - кпд тот же, но энергии затрачиваем на потенциальную энергию поднятия меньше - груз помогает. Подлили масла на поверхность - груз сам скатывается. При этом и толкать вверх станет гораздо легче - меньше силы на то же расстояние придется потратить. Но как только мы толкать вверх перестанем - груз начнет катиться вниз, да еще и с ускорением (тот самый переход потенциальной энергии в кинетическую). Доедет до подножья, стукнется - кинетическая энергия перейдет в тепловую чстью на нагрев груза, частью - на нагрев того подножья. Если же этому грузу не дает разогнаться бригада грузчиков, постепенно медленно опуская его на талях, энергия выделяется в мышцах их тел (работа еще та).

Сообщение от Солидворкер Тут, кстати, неточность. Большое передаточное отношение не является условием для самоторможения.

Разумеется не является! Им является КПД передачи. Просто при большом передаточном числе сложнее обеспечить высокий КПД. Пределов совершенства, разумеется, нет. Однако при КПД выше 50% редуктор перестает быть тормозящим (если только в нем не возникает в обратном направлении передачи энергии каких то принципиально иных сил, опять же снижающих КПД до ниже 50%)

Сообщение от Солидворкер Грубо говоря, можно построить два редуктора с одинаковым передаточным отношением, один с системой цилиндрических колес, например, а второй -червячный. Пусть передаточное отношение будет хоть 1 к 100000. Условно говоря, выходной вал шестеренного редуктора всегда можно будет провернуть, имея достаточно длинный "лом", а вот выходной вал червячного -нет.

Если червячный смазан суперной смазкой и\или витки червяка достаточно круты ... в общем, если процесс имеет кпд выше 50%, то очень даже провернешь.

[ETCartman]

Сообщение от olivru Поднять груз - она значит появилась. А когда опускали - она сама собой ушла в 4-е измерение?! При подъеме подводится энергия. Если подъем осуществляется с КПД 50%, то энергии подводится вдвое больше, чем нужно на подъем со 100%КПД. Половина уходит в тепло трущихся деталей, половина - в потенциал груза. Начали опускать с тем же кпд - на трение уходит столько же, а двигатель крутится с нулевой мощностью. .

вам не напрасно советуют, что надо почитать физику начиная с "Перышкин - Родина, 6 класс".
даже как то затруднительно понять что вы хотите. При подъеме вы все правильно понимаете.
а как при спуске может быть нулевая мощность если двигатель удерживает груз который таким образом движется не ускоренно а равномерно? работу совершает тормозная часть двигателя и эта работа отрицательная, потому что вращение против момента.
если у вас нет рекуперации энегрии то стало быть разница уходит в тепло.
вот также почитайте

[Солидворкер]

Сообщение от olivru Разумеется не является! Им является КПД передачи.

Для червяка им является угол подъема винтовой линии, а передаточное отношение -это следствие этой геометрической характеристики. А КПД, в свою очередь -следствие передаточного отношения, но никак не в обратной последовательности.

Сообщение от olivru Если червячный смазан суперной смазкой и\или витки червяка достаточно круты ... в общем, если процесс имеет кпд выше 50%, то очень даже провернешь.

Если угол подъема меньше угла трения, то передача будет самотормозящейся. Можно даже супервазелином ее намазать, вектор сил все равно разложится так, что червяк невозможно будет провернуть.

Сообщение от olivru К чему и о чем это сказано - не пойму

К тому, что не надо рассматривать мощность, как некое "встроенное" свойство, типа массы. Совершается работа -есть мощность, не совершается -мощности нет.

[Дмитрий Юпатов]

вы все же посмотрите на схему у SIMACO: http://smc.tomsk.ru/ru/2/ - там нет гибкого элемента, его функцию выполняет набор роликов в сепараторе. Вот тут уже можно вести речь об обратной передаче вращения.
А в редукторе с зубчатым зацеплением и деформируемым элементом как-то это абстрактно (в смысле убегание ролика волнового генератора от фронта волны. Все равно, этот фронт надо еще создать, а момент на валу генератора (поз.2 рисунка в моем посте) очень незначительный нужен, чтобы затормозить все это). Вот смотрите, та же аналогия с наклонной плоскостью: при прямой передаче пусть угол наклона плоскости будет 10град (это угол наклона профиля зуба в зацеплении стакан-корпус). А при обратном направлении угол будет 80град. Насколько легче втаскивать груз по уклону 10 град против 80? Не сыграет ли тут с нами ту же шутку соотношение углов трения и уклона профиля зуба, что и в червяке?

Сообщение от Солидворкер Если посмотреть на формулу мощности, то сразу становится ясно почему, мощность прямо пропорциональна крутящему моменту

Ну вообще, у ДВС кривые момента и мощности на валу не совпадают. Пик кривой момента находится на меньшем значении оборотов, чем пик кривой мощности. А между этими пиками - диапазон рабочих оборотов движка. И у движков для разных целей эта дельта оборотов очень разная (собственно, при проектировании движка от нее и пляшут (помимо других желаемых параметров). А оставаться в этом диапазоне при разных режимах нагружения движку помогает коробка (неважно какого типа).

[olivru]

Сообщение от olivru видео с редуктором Симако заметил уже позднее. Гениально!!!

поразмышлял во сне - не так уж и гениальна эта передача от Симако.
1. В зацепление входит не половина роликов, а все же поменьше. Но главное - сколько то эффективно передающие нагрузку углы у четверти роликов. Остальные сжимаются хорошо, но толкают слабо. Чтобы это ослабить, надо в углублениях короны делать дополнительные выточки, чтоб эти ролики переставали работать
2. Всю нагрузку берет на себя сепаратор, по спицам которого и трутся ролики с передающей нагрузкой. Причем сделать эти спицы опертыми на 2 конца конструктивно невозможно. А значит консоли, т.е. придется делать спицы сепаратора существенно толще роликов, чтоб они справились с передачей нагрузки.
3. На вразающуюся ведущую шестерню (ну или каку-ю то дополнительную соосную опору эксцентрика) приходятся огромные (во много превышающие касательную нагрузку на сепаратаре) знакопеременные нагрузки. эту шестерню можно сделать 2-опорной, но нагрузки реально большие.
4. Те же нагрузки, что на шестерню, придктся и на подшипник между эксцентриком и роликами. Причем хорошо, когда в движении. А если остановилив под нагрузкой?! Статические предельно допустимые нагрузки подшипников примерно вдвое ниже динамических.

В общем, идею еще в голове покручу, конечно, но похоже, не так уж она и блестяща супротив той же разрезной коронной шестерни. Да и посмотреть габариты их волновых редукторов на сайте (цены они там, видимо чтоб не отпугнуть, не вывешивают) - не все так хорошо, как отверждается в рекламном ролике. Может и чуть лучше традиционных монстров, но не так радикально, как рекламируется.

Сообщение от ETCartman а как при спуске может быть нулевая мощность если двигатель удерживает груз который таким образом движется не ускоренно а равномерно? работу совершает точих тормозная часть двигателя и эта работа отрицательная, потому что вращение против момента. если у вас нет рекуперации энегрии то стало быть разница уходит в тепло.

Не знаю, что означает выделенное слово, может в нем ключ к пониманию всей фразы. Если работа отрицательная, т.е. двигатель начинает работать в генераторном режиме, это и есть то, о чем я толкую - передача перестала быть самотормозящей. Конечно, это хорошо и заманчиво, т.к. подвесить в этом случае на генерирующий двигатель накрузку, которая либо на полезное дело пойдет, либо отведет энергию по проводам для рассеивания на расстояние от редуктора. Но вопрос то в другом: утверждается, что передача с кпд выше 50% является самотормозящей, чего, получается, быть не может. "Либо крестик снять, либо трусы одеть"

Сообщение от Солидворкер Для червяка им является угол подъема винтовой линии, а передаточное отношение -это следствие этой геометрической характеристики. А КПД, в свою очередь -следствие передаточного отношения, но никак не в обратной последовательности.

Да, но последовательность не имеет значения, т.к. утверждения (в контексте) тождественны. Сути это не меняет - либо самоторможение, либо кпд выше 50%

Если угол подъема меньше угла трения, то передача будет самотормозящейся. Можно даже супервазелином ее намазать, вектор сил все равно разложится так, что червяк невозможно будет провернуть.

Если у супервазелина к-т трения равен нулю (абсолютному нулю, а не маленькому хвостику - мы теоретическую модель рассматриваем), то малейший угол червяка, при огромном диаметре шестерни уже все равно не сможет обеспечить торможение.

[Дмитрий Юпатов]

Сообщение от olivru либо отведет энергию по проводам для рассеивания на расстояние от редуктора

да вы просто издеваетесь! Этим только дополнительно нагрузится редуктор, а энергия, которая будет отведена на нагрузку генератора будет играть роль тормоза (точнее, стабилизатора скорости спуска).
С вашим подходом, незачем мастырить огромные системы охлаждения на тех же ДВС (Вот возьмем, к примеру, судовой дизель или в локомотиве) а поставить генераторы. И пусть тепло, которое надо отвести, идет на зарядку вагонных батарей. Вы себе представляете, насколько станет легче и компактнее дизель без рубашки охлаждения, не говоря о радиаторе, которого не будет?
А уж проблема охлажления электродвигателей как красиво решается! Повесил вместо крыльчатки на хвостовике генератор, получил такой себе двухмашинный агрегат, и тут же электроэнергию направил снова на движок! Впору Нобеля давать...

[olivru]

Сообщение от Дмитрий Юпатов Этим только дополнительно нагрузится редуктор, а энергия, которая будет отведена на нагрузку генератора будет играть роль тормоза (точнее, стабилизатора скорости спуска).

Когда движение не ускоренное, накрузка на редуктор одна - что вверх, что вниз (не считая мелких погрешностей, которые порождаются люфтами). Если в редукторе тратится больше либо равное сбросу потенц. энергии груза кол-во энергии (кпд<=50%), то двигателю тормозить и переходить в генераторный режим не приходится. Если же кпд больше 50% (например, отсутствие редуктора), то двигатель юудет либо разгоняться (если на нем, как на генераторе, нет нагрузки), либо "надеяться" на параллельно подключенный тормоз, в колодках которого и будет возникать нагревание.

Сообщение от Дмитрий Юпатов С вашим подходом, незачем мастырить огромные системы охлаждения на тех же ДВС (Вот возьмем, к примеру, судовой дизель или в локомотиве) а поставить генераторы. И пусть тепло, которое надо отвести, идет на зарядку вагонных батарей. Вы себе представляете, насколько станет легче и компактнее дизель без рубашки охлаждения, не говоря о радиаторе, которого не будет? А уж проблема охлажления электродвигателей как красиво решается! Повесил вместо крыльчатки на хвостовике генератор, получил такой себе двухмашинный агрегат, и тут же электроэнергию направил снова на движок! Впору Нобеля давать...

А так и есть. Про рекуперацию энергии в подъемных кранах не слышали? А про гибридные автомобили? Тут иная проблема: По условиям задачи хочется иметь маломощный движок, но при том быстро опускать грузы. А чем мощнее машинка, тем она габаритнее. Для того, чтобы воспринять и преобразовать большую мощность (15 квт) при опускании 2.5 тн со скоростью 0.5 м\с, движок мощностью два квт, поднимавший тот груз на порядок медленнее, переведенный в генераторный режим, не сгодится - нужен более мощный. Это мое представление проблемы. Ну либо опускать с той же скоростью, что поднимали. Это при условии, что кпд передачи крутящего момента от движка\генератора к барабану лебедки (и обратно) выше 50%.

Собственно и проблема опускания грузов через самотормозящий редуктор на бОльшей, чем подъем, скорости переходит в проблему отвода тепла, т.к. энергии в редукторе выделяться должно в соответствующее росту скорости количество раз больше.

[Солидворкер]

Сообщение от olivru Если у супервазелина к-т трения равен нулю (абсолютному нулю, а не маленькому хвостику - мы теоретическую модель рассматриваем), то малейший угол червяка, при огромном диаметре шестерни уже все равно не сможет обеспечить торможение.

Кубик находится на горизонтальной поверхности, к-т трения между ними равен 0. На кубик действует только сила тяжести. С каким ускорением он будет скользить по поверхности?

Сообщение от olivru Сути это не меняет - либо самоторможение, либо кпд выше 50%

А как насчет случая, когда КПД меньше 0,5, а самоторможения нет? Как-то этот вариант не вписывается в твою картину мира.


По условиям задачи хочется иметь маломощный движок, но при том быстро опускать грузы.
Поставь муфту и расцепляй свой груз с валом редуктора. Можно ронять хоть с ускорением свободного падения.

[olivru]

Сообщение от Солидворкер Кубик находится на горизонтальной поверхности, к-т трения между ними равен 0. На кубик действует только сила тяжести. С каким ускорением он будет скользить по поверхности?

обрати внимание на словосочетание "малейший уклон". Оно означает, что поверхности малость не горизонтальна. Я даже тебе примеры такого супервазелина с супермалым уклоном могу привести: приливы, равнинные реки.

Сообщение от Солидворкер А как насчет случая, когда КПД меньше 0,5, а самоторможения нет? Как-то этот вариант не вписывается в твою картину мира.

А выходит по всему, что сам факт кпд меньше 50% эквивалентен факту "сила торможения больше силы сталкивания". Т.е. кпд 50 и менее автоматически подразумевает самоторможение. И если мне начнешь приводить какие-нибудь опровергающие примеры пытаться
1. Постарайся повнимательнее в них во всем разобраться сначала
2. Учитывай, что кпд - штука не постоянная, как отмечалось выше.

Сообщение от Солидворкер Поставь муфту и расцепляй свой груз с валом редуктора. Можно ронять хоть с ускорением свободного падения.

да так, наверное, и надо делать. И видимо так и делается. Только схема усложняется. Ведь ронять не подходит. Значит нужно "умную" тормозящую систему добавлять, которая меняет силу торможения в зависимости от скорости и от нагрузки. Малогабаритно и дешево это как то не придумывается, пока. И, видимо, я далеко не первый, кто над этим голову ломает...

[Дмитрий Юпатов]

Сообщение от olivru Если в редукторе тратится больше либо равное сбросу потенц. энергии груза кол-во энергии (кпд<=50%), то двигателю тормозить и переходить в генераторный режим не приходится

ну да, движку еще придется подкручивать быстроходный вал редуктора, чтобы груз все же опустился.

Сообщение от olivru Про рекуперацию энергии в подъемных кранах не слышали? А про гибридные автомобили?

Не для ваших мощностей.

Сообщение от olivru По условиям задачи хочется иметь маломощный движок, но при том быстро опускать грузы

А для опускания движок и не надо как таковой. Тормоза хватит.

Сообщение от olivru Для того, чтобы воспринять и преобразовать большую мощность (15 квт) при опускании 2.5 тн со скоростью 0.5 м\с, движок мощностью два квт, поднимавший тот груз на порядок медленнее, переведенный в генераторный режим, не сгодится - нужен более мощный

Т.е. ваша "машинка" с двумя электромашинами (слабеньким движком и мощным генератором) будет внезапно легче, чем только с маленьким движком?
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.
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?!
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). 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.
И что же нам тогда останется для запихивания в аккумулятор? 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 )?

Сообщение от olivru Я даже тебе примеры такого супервазелина с супермалым уклоном могу привести: приливы, равнинные реки.

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).

Сообщение от olivru Значит нужно "умную" тормозящую систему добавлять, которая меняет силу торможения в зависимости от скорости и от нагрузки

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.

[Солидворкер]

Сообщение от olivru обрати внимание на словосочетание "малейший уклон". Оно означает, что поверхности малость не горизонтальна

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.

[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)?

[olivru]

200-250

[STAJOR]

Сообщение от olivru Непонятно, как получить высокий кпд при большом передаточном числе

Интересный вопрос. Решил поискать решение, чтобы понять, возможно ли это впринципе... Простейший анализ показывает, что в ч-м редукторе сочетаются два ценных момента: высокая степень редуцирования (в одной ступени передаточное число в несколько десятков!) и безупречное самоторможение. Если второе достигается за счёт низкого кпд первого, то как один из вариантов – следует разделить один механизм на два разных: один редуцирует, а другой пусть обеспечивает самоторможение. Для первого имеем аналог: винт с телами качения (шариковинтовая пара с кпд 0,9...). С самоторможением проще. Если не сгодится храповик из-за торможения "через зуб", то добавить вторую – обычную – червячную пару, которая будет вращаться синхронно с основной, но с зазором, исчезающим при остановке вращения. Как-то так.

[LetsGoDeisingBegin]

Для цилиндрических редукторов передаточное отношение 200-250 соответствует 4-х ступенчатым редукторам (и некоторым 3-х ступенчатым). Их КПД ~0,95%. Для таких систем возможно применение рекуперативного тормоза. Только я повторяю для цилиндирических не червячных. Также хочу отметить, что при применении цилиндрического редуктора необходимо применение более мощных тормозных элементов (в случае подъемного механизма). Также процесс возврата электрической энергии в сеть намного сложнее банального подключения к розетке.

[olivru]

Сообщение от LetsGoDeisingBegin Для цилиндрических редукторов передаточное отношение 200-250 соответствует 4-х ступенчатым редукторам (и некоторым 3-х ступенчатым). Их КПД ~0,95%.

Это, как я понимаю, кпд одной ступени в лучшем случае качественного и дорогого исполнения. Для 4-х ступеней получатся те же 40%. Кстати, планетарные к цилиндрическим относим?

Сообщение от LetsGoDeisingBegin Для таких систем возможно применение рекуперативного тормоза. Только я повторяю для цилиндирических не червячных. Также хочу отметить, что при применении цилиндрического редуктора необходимо применение более мощных тормозных элементов (в случае подъемного механизма). Также процесс возврата электрической энергии в сеть намного сложнее банального подключения к розетке.

Вопрос возврата энергии в сеть не так актуален, если только работа не на аккумуляторе. А возвращать в аккумулятор несложно, если иметь небольшой буверный, имеющий высокий ток зарядки (и такие аккумуляторы существуют). Высокий КПД интереснее тем, что редуктор греется меньше. В условиях недостатка энергии (скажем, до 5квт потребляемой мощности) хочется, тем не менее ускорять процесс. А помимо подъема существует еще и опускание, при котором лебедка служит, по сути, устройством, передающим тормозящий момент. И при опускании ограничений мощности нет. Значит хотелось бы скорости в несколько раз увеличить. И с увеличением этих скоростей будет увеличиваться выделяемая при торможении энергия. При низком КПД эта энергия в редукторе будет по прежнему мала и он не перегреется. А "рекуперированную", точнее выведенную на расстояние и от редуктора и от двигателя энергию можно рассеивать самыми разными способами. Не очень хотелось бы ставить водянное охлаждение ни на двигатель, ни на редуктор - сложно, дорого, повышенная ответственность. На тормозе где-нить это устанавливается проще и дешевле

[LetsGoDeisingBegin]

Специальный цилиндро-шевронный четырехступенчатый редуктор РЦШ4- 550, i=315 (передаточное отношение), КПД не менее 0,92 (ссылка http://www.reduktorntc.ru/glav/new_rabot/new_19.htm). А КПД 0,4 по моему даже не существует. Но могу предложить метод. Нужно просто взять и измерить силу сопротивления внутри редуктора, просто увеличивая массу подвешенного груза, если редуктор реверсивный (это тоже обязательный фактор, я о нем упоминал), в определенный момент сила тяжести превысит силу сопротивления и груз поедет вниз(назовем массу критической). Это будет минимальный вес, который можно применять для рекуперации. НО. При подаче тока на обмотку возбуждения, двигатель, работая в генераторном режиме начнет тормозить груз. И при массе близкой к критической, груз будет останавливаться силами сопротивления редуктора и силой сопротивления электтродвигателя, его движение будет замедляться. Как известно режим электро-динамического торможения эффективен только на высоких оборотах электродвигателя, поэтому придется решить проблему регулирования тока обмотки возбуждения электродвигателя с обратной связью на частоту вращения вала редуктора, а это уже полноценная схема на основе микроконтролера, плюс усилитель на выход с микроконтролера. Затем подключение аккумулятора, это необходимо делать параллельно с питающей сетью, т.к. при недостаточном токе на клеммах аккумулятора, груз не будет подкниматься, для этого придется организовать систему по отбору мощности. Если просто банально подключить их параллельно, то при меньшем напряжении батареи она будет заряжаться, а не питать. Короче если заморочишься напиши что получилось. Я такими вопросами занимаюсь на электровозах, там есть рекуперативное торможение и оно работает, но гораздо в более упрощенной форме чем у тебя.

[olivru]

Сообщение от LetsGoDeisingBegin Специальный цилиндро-шевронный четырехступенчатый редуктор РЦШ4- 550

Замечательная штука! Только весит раз в 150 (да думаю и стОит) больше, чем приемлемо, при том, что крутящий момент лишь раза в 3 превышает потребный

Сообщение от LetsGoDeisingBegin напиши что получилось

Все больше сомнений, что может получиться... Хотя еще одна идейка есть - по моим некомпетентным рассчетам может и получиться... а может просто что-то принципиальное не учитываю - сомнительных мест несколько, по которым математику сделать дороже, чем эксперимент... На эксперимент, правда, тоже деньги еще найти нужно...

[LetsGoDeisingBegin]

Лет 8 назад, один профессор из моего универа, прочитав очередную кандидатскую дисертацию по математике, сказал:"Может с математической точки зрения это и имеет глубокий смысл, но с физической чушь полная". Кандидатская называлась, что то типа поиск иглы в стоге сена методом не помню каким. Тогда мне было смешно, сейчас я думаю о том, чтобы он мою не читал.
Собственно говоря такие системы применяются в основном там где есть продолжительные циклы торможения и высокие обороты, на лебетке поднять на 5 метров и на 2 опустить, при чем вверх с ведром цемента, вниз пустая, я думаю покупателю такая вещь ни к чему.

[olivru]

Для ведра цемента полно лебедок выпускается. Речь о том, чтоб 20-30 тн на одной зарядке батареи загружать\разгружать... Для этого и рынок найдется немалый

[sbi]

Сообщение от olivru Для ведра цемента полно лебедок выпускается. Речь о том, чтоб 20-30 тн на одной зарядке батареи загружать\разгружать... Для этого и рынок найдется немалый

"Дельный" совет: без "гастролебайкеров" и маховика в евро кпд будет "самотормозящим", массы неподъёмные.

[LetsGoDeisingBegin]

У меня дядька на липхере работал, грузоподъемность 160 т, кран немецкий. Сколько немцы не экономичный народ, но аккумуляторов я там не видел. А если честно лебедку на 30 т не представляю, для шахты чтоли, на край дома вешать такую громадину?

[Fogel]

Попадалась мне конструкция планетарки с косозубыми шестернями. Весь прикол был что пока ее крутит движок - шестеренки втягивались внутрь силами в зацеплении, зато когда ее пытался провернуть привод, то водило выдвигалось наружу и прижималось к фрикционам. Подробностей особых этой штуки не помню - делали не мы, ставили готовую итальянскую установку, по типу вагонетки, только по наклонным путям обрезь извлекала из-под стана, но чертежи просматривал.
боитесь перегрева? обгонная муфта, мультипликатор и воздушная турбинка легко сожрут "лишнюю" энергию, стабилизируют скорость опускания, обеспечат охлаждение прочего железа и не потребуют лишних телодвижений Сто лет уже как применяется

[olivru]

Сообщение от LetsGoDeisingBegin лебедку на 30 т не представляю

Читай внимательнее - такая лебедка и не нужна. Это грузоподъемность грузовоза с многими порциями груза (поддоны скирпичом, жби, пиломатериал, арматура и пр).
Большинство типовых грузов не превышают 1.75 тн. А 3.5 тн вообще перекроют 95, если не 99% потребностей.

[Pavel_V]

Насколько я понял условия задачи, автор совершил принципиальную ошибку при рассуждениях. В характеристиках редуктора КПД берется при передаче нагрузки от червяка к шестерне. При передаче нагрузки от шестерни к червяку КПД значительно ниже. Одинаковое КПД будет только при угле в 45 градусов. При учете другого КПД все тепло выделится в месте соприкосновения шестерни и червяка.

[olivru]

Сообщение от Pavel_V Насколько я понял условия задачи, автор совершил принципиальную ошибку при рассуждениях. В характеристиках редуктора КПД берется при передаче нагрузки от червяка к шестерне. При передаче нагрузки от шестерни к червяку КПД значительно ниже. Одинаковое КПД будет только при угле в 45 градусов. При учете другого КПД все тепло выделится в месте соприкосновения шестерни и червяка.

Насчет кпд червячной передачи (хоть и не только она здесь обсуждается) в обратном направлении вопрос спорный. Поскольку он и в прямом направлении выше 50% обычно бывает только на крутых углах с малыми передаточными числами. Т.е. невысок. Но даже и при невысоком кпд остановка опускающегося груза происходит весьма неспешно - пока трение все движение сожрет. Ну и, естественно, греется в обоих направлениях, и энергию при подъеме в нагрев распыляет больше, чем в полезную работу

обгонная муфта, мультипликатор и воздушная турбинка легко сожрут "лишнюю" энергию, стабилизируют скорость опускания, обеспечат охлаждение прочего железа и не потребуют лишних телодвижений Сто лет уже как применяется

Тут бы схемку. Что-то я пока не видел компактных недорогих решений.

По идее бы вообще на опускание использовать иной механизм, отключая подъемный. Вот только как это безопасно и недорого сделать?

[Pavel_V]

Сообщение от olivru Насчет кпд червячной передачи (хоть и не только она здесь обсуждается) в обратном направлении вопрос спорный. Поскольку он и в прямом направлении выше 50% обычно бывает только на крутых углах с малыми передаточными числами. Т.е. невысок. Но даже и при невысоком кпд остановка опускающегося груза происходит весьма неспешно - пока трение все движение сожрет. Ну и, естественно, греется в обоих направлениях, и энергию при подъеме в нагрев распыляет больше, чем в полезную работу

Не спорный, а вполне очевидный. Если взять большое передаточное число (для наглядности), то если крутить червяк, то прилагаемая сила будет направлена практически параллельно по отношению к зубу шестерни, т.е. давление на зуб идет небольшое. В данном случае сила трения относительно мала (т.к. мала сила реакции). Если крутить шестерню, то приложенная сила практически перпендикулярно действует через зуб шестерни на плоскость витка и в этом случае сила трения в разы превышает силу трения в первом случае (из-за сильно возросшей силы реакции).
Возьмем (опять же для наглядности) червячную передачу где навивка практически параллельна оси червяка, а зубья шестерни очень сильно скошены. В данном случае червяк крутить будет значительно сложнее, чем шестерню. Потому что в данном случае будет обратная ситуация - если крутить червяк, то приложенная сила будет действовать практически перпендикулярно зубцу шестерни и наоборот, крутить шестерню будет проще, т.к. сила приложенная через зубцы к червяку будет действовать практически параллельно плоскости приложения.
Хотел приложить чертеж, но все равно как-то ненаглядно получается.

[olivru]

Сообщение от Pavel_V Не спорный, а вполне очевидный. Если взять большое передаточное число (для наглядности), то если крутить червяк, то прилагаемая сила будет направлена практически параллельно по отношению к зубу шестерни, т.е. давление на зуб идет небольшое. В данном случае сила трения относительно мала (т.к. мала сила реакции). Если крутить шестерню, то приложенная сила практически перпендикулярно действует через зуб шестерни на плоскость витка и в этом случае сила трения в разы превышает силу трения в первом случае (из-за сильно возросшей силы реакции). Возьмем (опять же для наглядности) червячную передачу где навивка практически параллельна оси червяка, а зубья шестерни очень сильно скошены. В данном случае червяк крутить будет значительно сложнее, чем шестерню. Потому что в данном случае будет обратная ситуация - если крутить червяк, то приложенная сила будет действовать практически перпендикулярно зубцу шестерни и наоборот, крутить шестерню будет проще, т.к. сила приложенная через зубцы к червяку будет действовать практически параллельно плоскости приложения.

И что это доказывает? Что под острым углом, что под тупым - потери на трение в редукторе что при подъеме, что при опускании будут отличаться лишь незначительно. И если смазка и исполнение деталей настолько хороши, что кпд на подъем близок к 50%, то при опускании такой червяк достаточно лишь толкнуть движком и он долго будет крутиться, прежде чем остановится (а большой груз в какой то ситуации разогретой смазки сможет даже какой то редуктор, находящийся на грани кпд 50%, и сам сдвинуть с места). Может так срастись, что начав опускаться от толчка вала груз даже может начать понемногу разгоняться- ведь силы трения при увеличении скорости уменьшаются. Силы в редукторе на поверхностях пары червяк-шестерня почти не меняют направления и все зависит от трения. А с чего меняться абсолютной величине трения при изменении направления движения - тоже не понятно. Ведь при опускании даже те же поверхности трутся, что и при подъеме - лишь вращение в другую сторону

Как верно заметил Serge Krasnikov, еще во времена СССР для червячных грузоподъемников не зря ввели обязательное дублирование самотортозящнегося редуктора принудительным тормозом. Как я понимаю, эта норма чьей то кровью была прописана.

[Pavel_V]

Сообщение от olivru И что это доказывает? Что под острым углом, что под тупым - потери на трение в редукторе что при подъеме, что при опускании будут отличаться лишь незначительно.

Именно значительно. Попробуйте разобраться, в предыдущем посту я подробно все описал.

[Vlad1065]

Сообщение от olivru 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.

Просто при опускании груза двигатель будет не так "натужно" вращать червяк. Т.е. Крутящий момент на червяке будет меньше, чем при подъеме груза.

[Drunken_Saylor]

Интерес к теме видимо давно угас, а жаль. Тем более, что вопрос элементарный.

[zai]

...50кдж - теоретически прилетит на движок для рекуперации...
Маловероятно, если двигатель для этого не сконструирован. Моменты, создаваемые двигателями не так уж значительно зависят от угловой скорости, а зависят от отклонения угловой скорости от заданной. Если идет спуск груза, то момент будет направлен в направлении отсутствия углового ускорения - то есть тормозить. На горных дорогах при спусках без нажатия тормозов двигатель автомобиля не вырабатывает бензина, но тратит его, так что момент от двигателя препятствует возникновению ускорения автомобиля на спуск.

[Drunken_Saylor]

Уважаемый Сэр, все сказанное Вами - вокруг да около. Да, близко, но это каждый школьник ассоциативно понимает. Но как объяснить... Вопрос именно в конкретном описании процессов преобразования энергии - что, как и куда девается. И почему. Лично на мой взгляд - элементарно, и столько страниц исписано здесь совершенно зря.

[ETCartman]

Согласно закону Ньютона - сила это там где ускорение. Если груз опускается равномерно, значит против силы тяжести действует равная сила. Создается она (за вычетом трения и КПД) тормозом который комбинируется с электромотором. Можете поуглить любой gearmotor (Rossi, SEW, тд) - там стандартная опция - движок with brakes/without brakes. Первый чуть длиннее - вот все видимое отличие.
Вот и ответ на вопрос - потерянная энергия просто выделяется с теплом на тормозе, либо через braking resistor. И то же верно и для червячных передач. Фактически при опускании они создают тот же момент/силу - чтобы уравновесить силу тяжести для получения равномерного движения. И никакой разницы с энергетической и силовой точки зрения нет. Когда идет вверх - мотор уравновешивает G, когда вниз -то же самое
Вот если бы лифт падал равноускоренно, тогда бы "потерянная" энергия стала бы кинетической

[Fogel]

Кран это не машина на дороге где можно тормоза чуть придавить и держать скорость на спуске. На кране тормоз или держит "намертво" или не мешает работе.
Фигню тут обсуждают. Все же идет из разложения сил на зубе - на спуске с самотормозящим редуктором двигатель преодолевает разницу между углом подъема зуба и силой трения (тоесть практически может крутиться вхолостую) и вся энергия выделяется в зубчатом зацеплении на трении. А вот когда тормоз в конце сработает, почти вся энергия выделится вовсе не на колодках (речь идет о червячнике! по большому счету там выделится энергия запасенная маховой массой ротора движка), а уйдет на деформацию каната и моста.
Это сродни вопросу куда девается энергия в повешеном - там даже тормоза нет.

[ETCartman]

Тут по моему ключевой момент для понимания - в математике. Равномерное поднятие и опускание груза с точки зрения приложенных сил эквивиалентны (drive force вверх для уравновешивания силы тяжести)
Если на тело не дейтствуют силы (или они уравновешены) - оно может находиться в покое или двигаться прямолинейно и равномерно. То есть разницы между покоем и равномерным движением физически нет.

[Drunken_Saylor]

просто следует учесть, что червячный редуктор не симметричен, для преодоления его самоторможения требуется в любом случае вращать червяк, даже при спуске груза, просто при спуске груза требуемый на червяке момент будет куда меньше.
Соответственно и двигатель будет потреблять куда меньше энергии, работая почти вхолостую. (надеюсь здесь все знают о взаимосвязи момента на валу двигателя и скоростью его вращения)

Вся потенциальная энергия груза выделится в виде тепла на редукторе, кроме того, и работа, совершенная двигателем при спуске выделится в виде тепла на том же редукторе.

Принципиально это можно смоделировать как простое втаскивание груза по слабо наклонной плоскости и последующее стаскивание вниз.
Естественно, что для стаскивания вниз тоже придется прилагать энергию (принципиально - то же самое самоторможение), и в результате вся энергия выделится в виде тепла на трущихся поверхностях.

Для шестеренчатого редуктора, не обладающего самоторможением, неизбежна ситуация, когда опускающийся груз раскрутит двигатель до оборотов, превышающих частоту вращения его магнитного поля, то двигатель начнет работать как тормоз! Если, конечно, это асинхронный двигатель.

Двигатель с последовательным или параллельным возбуждением с ростом оборотов будет только снижать собственный момент до нуля (в теории), то бишь такая система склонна к неограниченному разгону.

[ETCartman]

на редукторе выделится часть равная его КПД. Червячный вообще работает в одну сторону и стопорит в другую (так что его движок должен равномерно вращать). шестеренчатый может только мотор с тормозом тормозить - без него все улетит с ускорением.
Но это уже технические детали. По существу - да. Равномерно - значит сила. Сила на перемещение - значит работа. Ничего нового, никаких великих открытий и темных материй

[Drunken_Saylor]

вопрос был именно - по спуску, если я не ошибаюсь.
при спуске на червячном редукторе выделится 100% энергии спускаемого груза+еще немного тепла от работы мотора по преодолению трения самоторможения.

на шестеренчатом, еще раз вдумайтесь, асинхронник при превышении его n0 начинает работать как тормоз. при превышении вдвое - выдаст противодействующий момент равный рабочему моменту. Правда ток будет жуткий и все сгорит. Но теоретически - возможен спуск со скоростью примерно вдвое большей, чем скорость подъема.

[ETCartman]

Вопрос был по моему более общий - по преобразованию энергии и работы в энергию в процессе подъема - опускания. То какой там тип двигателя или какие тормоза - вторично. В 8м классе раньше решали такие качественные задачки - типа куда девалась энергия и так далее.
Вообще закон сохранения энегрии - то что делает физику наукой а не просто собранием разных эмпирических фактов и формул. У вас механическая работа например может перетекать в тепловую энергию, а энергия химических реакций - совершать работу, джоули и там и тут. И естетственно = закон сохранения энергии и вообще энергетические подходы - это базис для всех прочих расчетов. От химических, до тепловых и прочностных, например даже метод конечного элемента или формула Мора имеют ясное обоснование с точки зрения виртуальной работы.
Вот гражданин в непонятках - куда девается энергия в данном случае. То есть он понимает, что уравнение должно соблюдаться, и куда то оно девается непременно.

[Serge Krasnikov]

Сообщение от ETCartman Вопрос был по моему более общий - по преобразованию энергии и работы в энергию в процессе подъема - опускания. То какой там тип двигателя или какие тормоза - вторично. В 8м классе раньше решали такие качественные задачки - типа куда девалась энергия и так далее.

Итак, чего же хотел автор

Сообщение от olivru 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.

Сторонники "чистой энергетической теории" не рассматривают связку двигатель-редуктор и у них начинают синим пламенем гореть электродвигатели

Сообщение от Drunken_Saylor на шестеренчатом, еще раз вдумайтесь, асинхронник при превышении его n0 начинает работать как тормоз. при превышении вдвое - выдаст противодействующий момент равный рабочему моменту. Правда ток будет жуткий и все сгорит.

Тем не менее все гораздо проще, здесь уже не раз приводилось, в той или оной мере, соотношение передаточного числа к коэффициенту трения, ну дык вот если передаточное число "очень большое" как испрашивает автор, груз никогда сам не опустится и на преодоление сил трения нужно будет затрачивать некоторую работу, т.е. в режим генерации двигатель никогда не выйдет.
Собственно говоря это и пытались доказать уже на семи страницах форума, но как говорят, все приходЮт новые, новые... и новые.

[Drunken_Saylor]

Сообщение от ETCartman Вопрос был по моему более общий - по преобразованию энергии и работы в энергию в процессе подъема - опускания. То какой там тип двигателя или какие тормоза - вторично. В 8м классе раньше решали такие качественные задачки - типа куда девалась энергия и так далее.

это так нетрудно - заглянуть в начало темы:
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?

----- добавлено через ~25 мин. -----

Сообщение от Serge Krasnikov Тем не менее все гораздо проще, здесь уже не раз приводилось, в той или оной мере, соотношение передаточного числа к коэффициенту трения, ну дык вот если передаточное число "очень большое" как испрашивает автор, груз никогда сам не опустится и на преодоление сил трения нужно будет затрачивать некоторую работу, т.е. в режим генерации двигатель никогда не выйдет.

в этом утверждении есть одно слабое место - Ваше *если*.

----- добавлено через ~28 мин. -----
меня больше всего забавляет ситуация со спуском на червячном редукторе, джентльмены.

и еще тот факт, что все что-то пытаются доказать, но ответа никто не дал до сих пор.

[Serge Krasnikov]

Сообщение от Drunken_Saylor Прокрутился червяк с той же скоростью, выделилось тепла не более тех же 50 Кдж. Куда делись оставшиеся 50 КДж?!

Никуда они не делись, просто это работа которую вы так упорно ищете не была произведена

[Fogel]

Раз прозвучало заявление что движок на опускании тратит силы "чуть-чуть" то КПД редуктора вовсе не 66% а 50, бо выходит что сила трения равна равнодйствующей окружного усилия на косинус угла наклона зуба.
Если же КПД 66%, то двигателю и на спуске придется преодолевать силу трения (разницу между трением и равнодействующей) и таким образом ничего и никуда не девается.

[Pavel_V]

Всю тему не читал, но могу предположить, что на больших скоростях вращения часть энергии уходит через редуктор на двигатель, а в нем уже часть рассеивается, а двигатель переходит в режим генерации и часть энергии уходит в сеть.
Т.е. энергия из сети сначала тратится на раскрутку из положения покоя, а потом энергия начинает идти в другую сторону - на двигатель. Никакого криминала не вижу. Если есть возможность, можно проверить электрическую мощность двигателя (ее направление), чтобы все сомнения снять.

[Fogel]

Pavel_V, это справедливо для несамотормозящихся редукторов - часть энергии за вычетом КПД возвращается в электросеть и спуск происходит быстрее подъема на два 'S' (а не в два раза) бо скольжение идет в другую сторону (для асинхроников).
Для червячников можно зрительно представить что угол подъема зуба... нулевой - движок тратит энергию и на подъем и на спуск одинаково, прочее это уже промежуточные варианты - многозаходные червяки приближаются по КПД к обычным зубчатым передачам и не самотормозящие.
Наиболее близкий пример это веревка перекинутая через сук и с подвешеным грузом. При некотором числе витков на суке, груз перестанет соскальзывать и веревку надо будет даже подталкивать, чтобы она "пошла". В любом разе энергия потребуется и от того кто тащит/толкает и выделяться она будет в точке перекидывания через сук.

[Pavel_V]

Сообщение от Fogel Для червячников можно зрительно представить что угол подъема зуба... нулевой - движок тратит энергию и на подъем и на спуск одинаково

Что-то сомнительно. Проверить надо.
Ну и то, что после окончания спуска при торможении выделится куча энергии в том механизме, который осуществляет торможение, учесть надо.

[Fogel]

Думаю что в этой задаче разгон и торможение учитывать не стоит, только устоявшийся участок движения А энергия торможения выделится не на тормозе (почти мгновенно "схватит" барабан), а в канате и мосте крана в виде упругих деформаций.

[Oldnick]

Сообщение от olivru Куда делись оставшиеся 50 КДж?!

А Вы не пробовали замерить потребляемую электродвигателем мощность в режиме подъема, а потом в режиме опускания?
Не... Ну можно еще предположить, что энергия накапливается в самом грузе, а при расстроповке он каааааак бухнется о земь!

[ratay]

Скучно людям, понимаю.

[Fogel]

Сообщение от Oldnick Не... Ну можно еще предположить, что энергия накапливается в самом грузе, а при расстроповке он каааааак бухнется о земь!

Вы знали, знали! Энергия накапливается именно в грузе Эх, сколько эту тему еще можно флудить...

[ETCartman]

В редукторе энергия тратится на трение=> нагрев масла. А ваши грузы и противовесы кстати тоже имеют свой КПД и довольно низкий в результате

[Serge Krasnikov]

Сообщение от ETCartman А ваши грузы и противовесы кстати тоже имеют свой КПД и довольно низкий в результате

А можно пожалуйста в цифрах КПД груза

[ETCartman]

https://en.wikipedia.org/wiki/Block_and_tackle

[Serge Krasnikov]

ETCartman, то что на полиспасты есть КПД это мы и без тебя знаем, мы тебя попросили КПД на груз

[ETCartman]

Груз не в воздухе. Практически противовес через блоки всегда и в блоках потери

[Serge Krasnikov]

Сообщение от ETCartman Груз не в воздухе. Практически противовес через блоки всегда и в блоках потери

Ты нам мозги не парь, у тебя так и написано, не блоки, а грузы и противовесы и второе, по поводу блоков имеют свой КПД и довольно низкий в результате ты батенька кпд полиспастов то считал, ты ведь утверждаешь, что он довольно таки низкий, это какой? я вот сколько полиспастов не считал, меньше 0,9 не получалось, а вот у редукторов меньше 0,9 я видел

[Солидворкер]

Сообщение от Serge Krasnikov Ты нам мозги не парь, у тебя так и написано, не блоки, а грузы и противовесы

Гравитационный дефект массы и сила Архимеда