Chain Drive

Система передачи мощности с цепью и двумя звездочками.

Тип: Engee1DMechanical.Transmission.ChainDrive

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/1D Mechanical/Couplings & Drives/Chain Drive

Описание

Блок Chain Drive представляет собой систему передачи энергии из цепи и двух звездочек. Цепь входит в зацепление со звездочками, передавая вращательное движение между ними. Под действием внешних нагрузок передача мощности может происходить в обратном направлении, то есть от ведущей звездочки к ведомой. Такое состояние называется обратным движением.

chain drive 1

Приводная цепь податлива. Она может растягиваться при натяжении или провисать при ослаблении. Модель податливости состоит из линейной пружины и демпфера, расположенных параллельно. Пружина противостоит растяжению цепи. Демпфер противостоит растягивающему движению между элементами цепи.

Усилия пружины и демпфера действуют непосредственно на звездочки, которые соединяет цепь. Усилие пружины возникает, когда один участок цепи натянут. Сила демпфера действует постоянно. Если результирующая растягивающая сила в цепи превышает заданное максимальное значение натяжения, блок останавливает симуляцию и выводит ошибку.

Блок учитывает вязкое трение в подшипниках шарнира звездочки. Во время движения вязкое трение вызывает потери при передаче энергии, снижая КПД цепного привода. Эти потери усугубляются из-за демпфирования цепи. Чтобы устранить потери при передаче мощности в цепном приводе, в группе параметров Dynamics установите параметры вязкого трения и демпфирования цепи равными нулю.

Уравнения

Скорость деформации цепи при растяжении — это разница между тангенциальными составляющими скорости звездочек, которые являются произведением угловой скорости и делительного радиуса:

где

— деформация растяжения;
, — угловые скорости звездочек;
, — радиусы делительных окружностей звездочек.

На рисунке показаны соответствующие переменные.

chain drive 2

Сила растяжения цепи — это чистая сумма сил пружины и демпфера. Сила в пружине — это произведение деформации растяжения и коэффициента жесткости пружины. Эта сила равна нулю, когда деформация растяжения меньше провисания цепи. Сила в демпфере — это произведение скорости деформации растяжения и коэффициента демпфирования.

где

— провисание цепи;
— коэффициент жесткости пружины;
— коэффициент демпфирования.

Цепь передает на каждую звездочку крутящий момент, равный произведению силы растяжения на радиус делительной окружности звездочки. Эти два крутящих момента действуют в противоположных направлениях в соответствии с уравнениями:

где

— крутящий момент, который цепь передает на звездочку A;
— крутящий момент, который цепь передает на звездочку B.

Запишем эти уравнения с учетом скорости и трения:

где

— угловая скорость звездочки A;
— угловая скорость звездочки B;
— коэффициент вязкого трения для звездочки A;
— коэффициент вязкого трения для звездочки B.

Допущения и ограничения

Передаточное число равно отношению радиусов делительных окружностей звездочек.
Инерция цепи пренебрежимо мала.

Порты

Ненаправленные

# A — звездочка A
вращательная механика

Details

Ненаправленный порт, связанный со звездочкой A.

Имя для программного использования

flange_a

# B — звездочка B
вращательная механика

Details

Ненаправленный порт, связанный со звездочкой B.

Имя для программного использования

flange_b

Параметры

Geometry

# Chain model — модель податливости и люфта цепи
Ideal - no chain compliance or backlash | Model chain compliance and backlash

Details

Модель податливости и люфта для блока:

Ideal - no chain compliance or backlash — жесткость, демпфирование и люфт цепи не моделируются.
Model chain compliance and backlash — жесткость, демпфирование и люфт цепи моделируются. При выборе этого значения используются связанные параметры и переменные.

Значения	`Ideal - no chain compliance or backlash` \| `Model chain compliance and backlash`
Значение по умолчанию	`Ideal - no chain compliance or backlash`
Имя для программного использования	`chain_model`
Вычисляемый	Нет

# Sprocket B pitch radius — радиус делительной окружности звездочки B
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

Радиус делительной окружности для звездочки B. Делительная окружность — это воображаемая окружность, проходящая через точку контакта между роликовой цепью и зубцом звездочки при полном зацеплении.

Единицы измерения	`m` \| `um` \| `mm` \| `cm` \| `km` \| `in` \| `ft` \| `yd` \| `mi` \| `nmi`
Значение по умолчанию	`40.0 mm`
Имя для программного использования	`radius_sprocket_b`
Вычисляемый	Да

# Sprocket A pitch radius — радиус делительной окружности звездочки A
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

Радиус делительной окружности для звездочки A. Делительная окружность — это воображаемая окружность, проходящая через точку контакта между роликовой цепью и зубцом звездочки при полном зацеплении.

Единицы измерения	`m` \| `um` \| `mm` \| `cm` \| `km` \| `in` \| `ft` \| `yd` \| `mi` \| `nmi`
Значение по умолчанию	`80.0 mm`
Имя для программного использования	`radius_sprocket_a`
Вычисляемый	Да

# Chain slack length — максимальная длина провисания цепи
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

Максимальное расстояние, на которое может переместиться свободный участок приводной цепи, прежде чем она натянется. Это расстояние равно разнице в длине между фактической и полностью натянутой приводной цепью.

Если одна звездочка удерживается на месте, пока верхний участок цепи натянут, то длина провисания — это расстояние по касательной, на которое должна повернуться вторая звездочка, прежде чем нижний участок цепи станет натянутым.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Chain model значение Model chain compliance and backlash.

Единицы измерения	`m` \| `um` \| `mm` \| `cm` \| `km` \| `in` \| `ft` \| `yd` \| `mi` \| `nmi`
Значение по умолчанию	`50.0 mm`
Имя для программного использования	`max_chain_slack_length`
Вычисляемый	Да

Dynamics

# Viscous friction coefficient of sprocket A — коэффициент вязкого трения звездочки A
N*m/(rad/s) | ft*lbf/(rad/s)

Details

Коэффициент трения, обусловленный качением подшипника шарнира звездочки A в присутствии вязкой смазки.

Единицы измерения	`Nm/(rad/s)` \| `ftlbf/(rad/s)`
Значение по умолчанию	`0.001 N*m/(rad/s)`
Имя для программного использования	`viscous_coefficient_sprocket_a`
Вычисляемый	Да

# Chain stiffness — жесткость линейной пружины
N/m | mN/m | kN/m | MN/m | GN/m | kgf/m | lbf/ft | lbf/in

Details

Коэффициент жесткости линейной пружины в модели податливости цепи. Этот коэффициент описывает сопротивление цепи деформации. Пружинный элемент учитывает накопление упругой энергии в цепи при деформации.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Chain model значение Model chain compliance and backlash.

Единицы измерения	`N/m` \| `mN/m` \| `kN/m` \| `MN/m` \| `GN/m` \| `kgf/m` \| `lbf/ft` \| `lbf/in`
Значение по умолчанию	`100000.0 N/m`
Имя для программного использования	`k`
Вычисляемый	Да

# Chain damping — коэффициент линейного демпфирования
N*s/m | kgf*s/m | lbf*s/ft | lbf*s/in

Details

Коэффициент линейного демпфирования в модели податливости цепи. Этот коэффициент описывает сопротивление растяжению между соседними элементами цепи. Демпфирующий элемент учитывает потери мощности в цепи из-за деформации.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Chain model значение Model chain compliance and backlash.

Единицы измерения	`Ns/m` \| `kgfs/m` \| `lbfs/ft` \| `lbfs/in`
Значение по умолчанию	`5.0 N*s/m`
Имя для программного использования	`viscous_coefficient_chain`
Вычисляемый	Да

# Viscous friction coefficient of sprocket B — коэффициент вязкого трения звездочки B
N*m/(rad/s) | ft*lbf/(rad/s)

Details

Коэффициент трения, обусловленный качением подшипника шарнира звездочки B в присутствии вязкой смазки.

Единицы измерения	`Nm/(rad/s)` \| `ftlbf/(rad/s)`
Значение по умолчанию	`0.001 N*m/(rad/s)`
Имя для программного использования	`viscous_coefficient_sprocket_b`
Вычисляемый	Да

Maximum Tension

# Chain maximum tension — верхний предел натяжения
N | nN | uN | mN | kN | MN | GN | dyn | lbf | kgf

Details

Максимально допустимое значение растягивающей силы, действующей на цепь.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Chain model значение Model chain compliance and backlash и установите флажок Maximum tension.

Единицы измерения	`N` \| `nN` \| `uN` \| `mN` \| `kN` \| `MN` \| `GN` \| `dyn` \| `lbf` \| `kgf`
Значение по умолчанию	`1.0e6 N`
Имя для программного использования	`F_max`
Вычисляемый	Да

# Maximum tension — модель предельного натяжения

Details

Выберите, нужно ли ограничивать максимальное значение растягивающей силы в приводной цепи:

если флажок Maximum tension снят, то натяжение цепи может быть произвольно большим во время моделирования;
если флажок Maximum tension установлен, то натяжение цепи должно оставаться ниже максимального значения. Если натяжение превышает это значение, моделирование останавливается и блок генерирует ошибку.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Chain model значение Model chain compliance and backlash.

Значение по умолчанию	`false (выключено)`
Имя для программного использования	`enable_max_tension`
Вычисляемый	Нет