Моделирование механических передач с потерями
|
Страница в процессе разработки. |
Блоки библиотеки Gears учитывают потери на трение и позволяют описывать реальные (неидеальные) зубчатые передачи.
В такой паре (1,2) угловая скорость, радиусы зубьев, ограничения и передаточное отношение остаются теми же, что и в идеальной модели. Но передаваемые крутящий момент и мощность уменьшаются из-за:
-
Кулоновского трения между зубьями шестерен (1 и 2). Его учитывают через коэффициент эффективности . Обычно его приближенно принимают постоянным.
-
Вязкого трения в валах и подшипниках, которое задается коэффициентом .
Постоянный КПД
В простой модели эффективность считается постоянной и не зависит от нагрузки.
-
Потери на трение с коэффициентом проявляются полностью только при мощности выше пороговой . Ниже этого значения используется сглаживающая функция.
-
Если мощность не передается, Engee учитывает момент трения.
-
Для зубчатых передач с носителем — это обычный КПД, когда носитель неподвижен.
Для разных КПД при прямом и обратном потоке мощности:
-
, где — эффективность передачи от ведомого к базовому валу.
-
, где — эффективность передачи от базового к ведомому валу.
Момент трения вычисляется по формуле:
где:
-
— передаваемый момент,
-
— передаваемая мощность,
-
— пороговая мощность, после которой проявляются полные потери КПД.
В некоторых блоках, например Simple Gear, КПД одинаков для прямого и обратного направления ( ). В блоках вроде Leadscrew вместо момента трения используют силу потерь .
Эффективность в зависимости от нагрузки
Коэффициент может меняться в зависимости от нагрузки, что делает модель более точной (подробнее см. Simple Gear).
Эффективность, зависящая от геометрии
Зависимость от геометрии зубьев тоже повышает точность модели. Пример приведен в описании блока Leadscrew.
Вязкое трение
Если вал закреплен в шестерне через подшипники, он испытывает вязкое трение. Его задают коэффициентом . Момент вязкого трения на валу «a» равен , где — угловая скорость вала относительно крепления (или держателя, если он есть).