Belt Drive

Страница в процессе разработки.

Ременная передача с натянутым ремнем, соединяющим два шкива.

Тип: Engee1DMechanical.Transmission.BeltDrive

Путь в библиотеке:

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

Описание

Блок Belt Drive представляет собой пару шкивов, соединенных гибким идеальным, плоским или клинообразным ремнем. Если для параметра Belt type установлено значение Ideal - No slip, ремень не проскальзывает относительно поверхностей шкивов.

Блок учитывает трение между гибким ремнем и периферией шкива. Если силы трения недостаточно для перемещения нагрузки, блок допускает проскальзывание. Взаимосвязь между натяжениями в ведущей и ведомой ветвях соответствует уравнению Эйлера для трения каната по цилиндру, также известному как уравнение Эйлера — Эйтельвейна. Блок учитывает центробежную нагрузку на гибкий ремень, инерцию шкива и трение в подшипниках.

Блок Belt Drive является структурным компонентом, основанным на блоке Belt Pulley и блоках Поступательная пружина и Поступательный демпфер.

Блоки Поступательная пружина и Поступательный демпфер моделируют податливость ремня. Уравнения, описывающие динамику контакта между ремнем и шкивом, см. в описании блока Belt Pulley. На рисунке показана функциональная блок-схема блока Belt Drive.

belt drive ru

Уравнения

На схемах показаны открытая и перекрестная ременные передачи. Если для параметра Drive type установлено значение Open belt, оба шкива вращаются в одном направлении, при этом больший шкив имеет больший угол обхвата ремня. Если для параметра Drive type установлено значение Crossed belt, шкивы вращаются в противоположных направлениях и имеют одинаковый угол обхвата.

Схемы ременных передач

belt drive 1 ru

На рисунках и в уравнениях представлены следующие величины:

— угол обхвата шкива A;
— угол обхвата шкива B;
— эффективный радиус шкива A;
— эффективный радиус шкива B;
— расстояние между центрами шкивов A и B.

Открытая ременная передача

Если для параметра Drive type установлено значение Open belt, блок вычисляет угол обхвата ремня вокруг каждого шкива следующим образом:

На схеме показаны углы и параметры обхвата.

belt drive 2

Перекрестная ременная передача

Если для параметра Drive type установлено значение Crossed belt, то оба угла обхвата будут равны, а угол обхвата ремня вокруг каждого шкива равен

На схеме показаны углы и параметры обхвата.

belt drive 3

Допущения и ограничения

Шкивы не перемещаются.
Коэффициент трения и пороговая скорость трения между ремнем и каждым из шкивов одинаковы. Для параметризации отдельных взаимодействий трения используйте два блока Belt Pulley.

Порты

Ненаправленные

# A — вал шкива A
вращательная механика

Details

Ненаправленный порт, связанный с валом шкива A.

Имя для программного использования

flange_a

# B — вал шкива B
вращательная механика

Details

Ненаправленный порт, связанный с валом шкива B.

Имя для программного использования

flange_b

Параметры

Belt

# Belt type — параметризация ремня
Ideal - No slip | Flat belt | V-belt

Details

Выбор типа ремня. Тип ремня влияет на условия проскальзывания:

Ideal - No slip — параметризация идеального ремня, который не проскальзывает относительно шкива.
Flat belt — параметризация ремня с прямоугольным поперечным сечением.
V-belt — параметризация клинообразного ремня.

Значения	`Ideal - No slip` \| `Flat belt` \| `V-belt`
Значение по умолчанию	`Ideal - No slip`
Имя для программного использования	`belt_type`
Вычисляемый	Нет

# Belt mass per unit length — погонная масса
kg/m

Details

Вклад центробежной силы определяемый линейной плотностью, выраженной как масса на единицу длины.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Belt type значение Flat belt или V-belt и установите флажок Centrifugal force.

Единицы измерения	`kg/m`
Значение по умолчанию	`0.6 kg/m`
Имя для программного использования	`linear_density`
Вычисляемый	Да

# Maximum tension — параметр порогового натяжения

Details

Возможность задать максимальное натяжение. Если установить этот флажок, а натяжение ремня на любом из его концов достигнет или превысит значение, установленное для параметра Belt maximum tension, моделирование остановится и выдаст ошибку.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите:

для параметра Belt type значение Ideal - No slip и флажок Compliance, либо
для параметра Belt type значение Flat belt или V-belt.

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

# Pre-tension — натяжение ремня в состоянии покоя
N | nN | uN | mN | kN | MN | GN | dyn | lbf | kgf

Details

Натяжение ремня, когда ремень и шкивы находятся в состоянии покоя. Значение должно быть положительным.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите:

для параметра Belt type значение Ideal - No slip и флажок Compliance, либо
для параметра Belt type значение Flat belt или V-belt.

Единицы измерения	`N` \| `nN` \| `uN` \| `mN` \| `kN` \| `MN` \| `GN` \| `dyn` \| `lbf` \| `kgf`
Значение по умолчанию	`100.0 N`
Имя для программного использования	`F_tension_start`
Вычисляемый	Да

# Belt maximum tension — пороговое значение максимального натяжения
N | nN | uN | mN | kN | MN | GN | dyn | lbf | kgf

Details

Максимально допустимое натяжение для каждого ремня. Когда натяжение на любом из концов ремня достигает или превышает это значение, моделирование останавливается и генерирует ошибку.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите:

для параметра Belt type значение Ideal - No slip и флажки Compliance и Maximum tension, либо
для параметра Belt type значение Flat belt или V-belt и флажок Maximum tension.

Единицы измерения	`N` \| `nN` \| `uN` \| `mN` \| `kN` \| `MN` \| `GN` \| `dyn` \| `lbf` \| `kgf`
Значение по умолчанию	`100000.0 N`
Имя для программного использования	`F_tension_max`
Вычисляемый	Да

# Centrifugal force — опция учета центробежной силы

Details

Опция для учета влияния центробежной силы. Если установить этот флажок, центробежная сила будет достигать приблизительно 90% от значения силы на каждом конце ремня.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Belt type значение Flat belt или V-belt.

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

# Longitudinal stiffness — эффективная жесткость ремня
N/m | mN/m | kN/m | MN/m | GN/m | kgf/m | lbf/ft | lbf/in

Details

Эффективная жесткость ремня.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите:

для параметра Belt type значение Ideal - No slip и флажок Compliance, либо
для параметра Belt type значение Flat belt или V-belt.

Единицы измерения	`N/m` \| `mN/m` \| `kN/m` \| `MN/m` \| `GN/m` \| `kgf/m` \| `lbf/ft` \| `lbf/in`
Значение по умолчанию	`10000.0 N/m`
Имя для программного использования	`k`
Вычисляемый	Да

# Drive type — тип ременной передачи
Open belt | Crossed belt

Details

Тип ременной передачи. Для получения дополнительной информации см. раздел Схемы ременных передач.

Значения	`Open belt` \| `Crossed belt`
Значение по умолчанию	`Open belt`
Имя для программного использования	`wrap_configuration`
Вычисляемый	Нет

# Number of V-belts — количество ремней

Details

Количество клинообразных ремней.

Блок округляет нецелые значения до ближайшего целого числа. Увеличение количества ремней увеличивает силу трения, эффективную массу на единицу длины и максимально допустимое натяжение.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Belt type значение V-belt.

Значение по умолчанию	`1`
Имя для программного использования	`belt_count`
Вычисляемый	Да

# V-belt sheave angle — угол канавки шкива
rad | deg | rev | mrad | arcsec | arcmin | gon

Details

Угол канавки шкива для клинообразного ремня.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Belt type значение V-belt.

Единицы измерения	`rad` \| `deg` \| `rev` \| `mrad` \| `arcsec` \| `arcmin` \| `gon`
Значение по умолчанию	`30.0 deg`
Имя для программного использования	`sheave_angle`
Вычисляемый	Да

# Compliance — опция для моделирования податливости ремня

Details

Опция для моделирования податливости ремня.

Если флажок снят, блок моделирует неподатливый ремень, в котором не возникают упругие деформации под действием силы. Чтобы повысить производительность, снимите флажок.
Если флажок установлен, блок моделирует податливый ремень, который упруго деформируется под действием силы. Чтобы повысить точность, установите флажок.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Belt type значение Ideal - No slip.

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

# Longitudinal damping — эффективное демпфирование ремня
N*s/m | kgf*s/m | lbf*s/ft | lbf*s/in

Details

Эффективное демпфирование ремня.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите:

для параметра Belt type значение Ideal - No slip и флажок Compliance, либо
для параметра Belt type значение Flat belt или V-belt.

Единицы измерения	`Ns/m` \| `kgfs/m` \| `lbfs/ft` \| `lbfs/in`
Значение по умолчанию	`1000.0 N*s/m`
Имя для программного использования	`C`
Вычисляемый	Да

Pulley A

Details

Момент инерции вращения шкива A.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Inertia.

Единицы измерения	`kgm^2` \| `gm^2` \| `kgcm^2` \| `gcm^2` \| `lbmin^2` \| `lbmft^2` \| `slugin^2` \| `slugft^2`
Значение по умолчанию	`0.01 kg*m^2`
Имя для программного использования	`I_pulley_a`
Вычисляемый	Да

# Pulley radius — радиус шкива A
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

Радиус шкива A.

Единицы измерения	`m` \| `um` \| `mm` \| `cm` \| `km` \| `in` \| `ft` \| `yd` \| `mi` \| `nmi`
Значение по умолчанию	`0.15 m`
Имя для программного использования	`pulley_a_radius`
Вычисляемый	Да

# Bearing viscous friction coefficient — вязкое трение подшипников
N*m*s/rad | mN*m*s/rad | kN*m*s/rad | kgf*m*s/rad | lbf*ft*s/rad

Details

Вязкое трение, связанное с подшипниками, удерживающими ось шкива A.

Единицы измерения	`Nms/rad` \| `mNms/rad` \| `kNms/rad` \| `kgfms/rad` \| `lbffts/rad`
Значение по умолчанию	`0.0 Nms/rad`
Имя для программного использования	`pulley_a_viscous_coefficient`
Вычисляемый	Да

# Inertia — момент инерции вращения

Details

Возможность параметризации момента инерции вращения с помощью начальной скорости.

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

Details

Начальная скорость вращения шкива A.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Inertia.

Единицы измерения	`rad/s` \| `deg/s` \| `rad/min` \| `deg/min` \| `rpm` \| `rps`
Значение по умолчанию	`0.0 rad/s`
Имя для программного использования	`w_pulley_a_start`
Вычисляемый	Да

Pulley B

Details

Момент инерции вращения шкива B.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Inertia.

Единицы измерения	`kgm^2` \| `gm^2` \| `kgcm^2` \| `gcm^2` \| `lbmin^2` \| `lbmft^2` \| `slugin^2` \| `slugft^2`
Значение по умолчанию	`0.03 kg*m^2`
Имя для программного использования	`I_pulley_b`
Вычисляемый	Да

# Inertia — момент инерции вращения

Details

Возможность параметризации момента инерции вращения с помощью начальной скорости.

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

Details

Начальная скорость вращения шкива B.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Inertia.

Единицы измерения	`rad/s` \| `deg/s` \| `rad/min` \| `deg/min` \| `rpm` \| `rps`
Значение по умолчанию	`0.0 rad/s`
Имя для программного использования	`w_pulley_b_start`
Вычисляемый	Да

# Bearing viscous friction coefficient — вязкое трение подшипников
N*m*s/rad | mN*m*s/rad | kN*m*s/rad | kgf*m*s/rad | lbf*ft*s/rad

Details

Вязкое трение, связанное с подшипниками, удерживающими ось шкива B.

Единицы измерения	`Nms/rad` \| `mNms/rad` \| `kNms/rad` \| `kgfms/rad` \| `lbffts/rad`
Значение по умолчанию	`0.001 Nms/rad`
Имя для программного использования	`pulley_b_viscous_coefficient`
Вычисляемый	Да

# Pulley radius — радиус шкива B
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

Радиус шкива B.

Единицы измерения	`m` \| `um` \| `mm` \| `cm` \| `km` \| `in` \| `ft` \| `yd` \| `mi` \| `nmi`
Значение по умолчанию	`0.3 m`
Имя для программного использования	`pulley_b_radius`
Вычисляемый	Да

Contact

# Pulley B wrap angle — угол обхвата шкива B
rad | deg | rev | mrad | arcsec | arcmin | gon

Details

Угол контакта между ремнем и шкивом, соединенным с портом B.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Wrap angle calculation значение Specify wrap angles.

Единицы измерения	`rad` \| `deg` \| `rev` \| `mrad` \| `arcsec` \| `arcmin` \| `gon`
Значение по умолчанию	`215.0 deg`
Имя для программного использования	`phi_wrap_pulley_b`
Вычисляемый	Да

# Velocity threshold — пороговое значение контакта
m/s | mm/s | cm/s | km/s | m/hr | km/hr | in/s | ft/s | mi/s | ft/min | mi/hr | kn

Details

Относительная скорость, необходимая для достижения пикового значения кинетического трения в контакте. Пороговое значение скорости трения повышает численную устойчивость моделирования, обеспечивая непрерывность силы при изменении направления скорости.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Belt type значение Flat belt или V-belt.

Единицы измерения	`m/s` \| `mm/s` \| `cm/s` \| `km/s` \| `m/hr` \| `km/hr` \| `in/s` \| `ft/s` \| `mi/s` \| `ft/min` \| `mi/hr` \| `kn`
Значение по умолчанию	`0.001 m/s`
Имя для программного использования	`v_threshold`
Вычисляемый	Да

# Pulley center separation — расстояние между центрами шкивов
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

Расстояние между центрами шкивов.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Wrap angle calculation значение Specify pulley center separation.

Единицы измерения	`m` \| `um` \| `mm` \| `cm` \| `km` \| `in` \| `ft` \| `yd` \| `mi` \| `nmi`
Значение по умолчанию	`0.5 m`
Имя для программного использования	`center_distance`
Вычисляемый	Да

# Kinetic friction coefficient — коэффициент кинетического трения

Details

Трение ремня при проскальзывании.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Friction model значение Modal.

Значение по умолчанию	`0.42`
Имя для программного использования	`kinetic_friction_coefficient`
Вычисляемый	Да

# Static friction coefficient — коэффициент статического трения

Details

Трение ремня при сохранении статического контакта.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Friction model значение Modal.

Значение по умолчанию	`0.5`
Имя для программного использования	`static_friction_coefficient`
Вычисляемый	Да

# Contact friction coefficient — коэффициент контактного трения

Details

Коэффициент кулоновского трения между ремнем и поверхностью шкива.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Friction model значение Continuous.

Значение по умолчанию	`0.5`
Имя для программного использования	`friction_coefficient`
Вычисляемый	Да

# Wrap angle calculation — тип расчета угла
Specify pulley center separation | Specify wrap angles

Details

Возможность расчета угла обхвата на основе расстояния между центрами шкивов или прямого указания этих значений.

Specify pulley center separation — блок рассчитывает угол обхвата ремня, используя радиусы шкивов, расстояние между центрами и тип передачи.
Specify wrap angles — блок использует заданные вами углы обхвата.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Belt type значение Flat belt или V-belt.

Значения	`Specify pulley center separation` \| `Specify wrap angles`
Значение по умолчанию	`Specify pulley center separation`
Имя для программного использования	`wrap_parameterization`
Вычисляемый	Нет

# Pulley B initial state — начальное состояние шкива B
Unlocked | Locked

Details

Возможность инициализации моделирования с заблокированным или разблокированным шкивом B.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Friction model значение Modal.

Значения	`Unlocked` \| `Locked`
Значение по умолчанию	`Unlocked`
Имя для программного использования	`belt_pulley_b_initial_state`
Вычисляемый	Нет

# Pulley A wrap angle — угол обхвата шкива A
rad | deg | rev | mrad | arcsec | arcmin | gon

Details

Угол контакта между ремнем и шкивом, соединенным с портом A.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Wrap angle calculation значение Specify wrap angles.

Единицы измерения	`rad` \| `deg` \| `rev` \| `mrad` \| `arcsec` \| `arcmin` \| `gon`
Значение по умолчанию	`145.0 deg`
Имя для программного использования	`phi_wrap_pulley_a`
Вычисляемый	Да

# Friction model — выбор метода трения
Continuous | Modal

Details

Возможность параметризации непрерывного или модального трения.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Belt type значение Flat belt или V-belt.

Значения	`Continuous` \| `Modal`
Значение по умолчанию	`Modal`
Имя для программного использования	`friction_model`
Вычисляемый	Нет

# Pulley A initial state — начальное состояние шкива A
Unlocked | Locked

Details

Возможность инициализации моделирования с заблокированным или разблокированным шкивом A.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Friction model значение Modal.

Значения	`Unlocked` \| `Locked`
Значение по умолчанию	`Unlocked`
Имя для программного использования	`belt_pulley_a_initial_state`
Вычисляемый	Нет

# Force threshold — пороговое значение силы
N | nN | uN | mN | kN | MN | GN | dyn | lbf | kgf

Details

Относительная сила, необходимая для достижения пикового значения кинетического трения в контакте.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Belt type значение Flat belt или V-belt.

Единицы измерения	`N` \| `nN` \| `uN` \| `mN` \| `kN` \| `MN` \| `GN` \| `dyn` \| `lbf` \| `kgf`
Значение по умолчанию	`0.01 N`
Имя для программного использования	`F_threshold`
Вычисляемый	Да

Дополнительно

Аппаратно-программное моделирование

Details

Для оптимальной производительности моделирования в группе параметров Belt снимите флажок Centrifugal force.

Литература

Johnson, Kenneth L. Contact Mechanics. Cambridge: Cambridge Univ. Press, 2003.