Ременная передача

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 Ременная передача представляет собой пару шкивов, соединенных гибким идеальным, плоским или клинообразным ремнем. Если для параметра Тип ремня установлено значение Без проскальзывания, 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 Ременная передача является структурным компонентом, основанным на блоке Шкив ременной передачи 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 Шкив ременной передачи. На рисунке показана функциональная блок-схема блока Ременная передача.

belt drive ru

Уравнения

На схемах показаны открытая и перекрестная ременные передачи. Если для параметра Тип передачи установлено значение Открытая ременная передача, оба шкива вращаются в одном направлении, при этом больший шкив имеет больший угол обхвата ремня. Если для параметра Тип передачи установлено значение Перекрестная ременная передача, 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 Тип передачи установлено значение Открытая ременная передача, 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 Тип передачи установлено значение Перекрестная ременная передача, 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 Шкив ременной передачи.

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

Параметры ремня

# Тип ремня — параметризация ремня
Без проскальзывания | Плоский ремень | Клинообразный ремень

Details

Выбор типа ремня. Тип ремня влияет на условия проскальзывания:

Без проскальзывания — параметризация идеального ремня, который не проскальзывает относительно шкива.
Плоский ремень — параметризация ремня с прямоугольным поперечным сечением.
Клинообразный ремень — 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

# Погонная масса — 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 Тип ремня значение Плоский ремень или Клинообразный ремень и установите флажок Центробежная сила.

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

# Максимальное натяжение — 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 Максимальное натяжение, моделирование остановится и выдаст ошибку.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите:

для параметра Тип ремня значение Без проскальзывания и флажок Податливость ремня, либо
для параметра Тип ремня значение Плоский ремень или Клинообразный ремень.

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

# Предварительное натяжение — 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 Тип ремня значение Без проскальзывания и флажок Податливость ремня, либо
для параметра Тип ремня значение Плоский ремень или Клинообразный ремень.

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

# Максимальное натяжение — 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 Тип ремня значение Без проскальзывания и флажки Податливость ремня и Максимальное натяжение, либо
для параметра Тип ремня значение Плоский ремень или Клинообразный ремень и флажок Максимальное натяжение.

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

# Центробежная сила — 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 Тип ремня значение Плоский ремень или Клинообразный ремень.

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

# Продольная жесткость — 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 Тип ремня значение Без проскальзывания и флажок Податливость ремня, либо
для параметра Тип ремня значение Плоский ремень или Клинообразный ремень.

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

# Тип передачи — тип ременной передачи
Открытая ременная передача | Перекрестная ременная передача

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

# Количество клинообразных ремней — 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 Тип ремня значение Клинообразный ремень.

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

# Угол канавки шкива — 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 Тип ремня значение Клинообразный ремень.

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

# Податливость ремня — 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 Тип ремня значение Без проскальзывания.

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

# Демпфирование ремня — 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 Тип ремня значение Без проскальзывания и флажок Податливость ремня, либо
для параметра Тип ремня значение Плоский ремень или Клинообразный ремень.

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

Шкив А

Details

Момент инерции вращения шкива A.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Инерция.

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

# Радиус шкива — 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

# Вязкое трение подшипников — 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

# Инерция — 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 Инерция.

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

Шкив B

Details

Момент инерции вращения шкива B.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Инерция.

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

# Инерция — 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 Инерция.

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

# Вязкое трение подшипников — 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

# Радиус шкива — 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

Параметры контакта

# Угол обхвата шкива B — 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 Расчет угла обхвата значение Указать углы обхвата.

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

# Пороговое значение скорости — 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

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

# Расстояние между центрами шкивов — 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 Расчет угла обхвата значение Межосевое расстояние.

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

# Коэффициент трения скольжения — коэффициент кинетического трения

Details

Трение ремня при проскальзывании.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Модель трения значение Модальная.

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

# Коэффициент трения покоя — коэффициент статического трения

Details

Трение ремня при сохранении статического контакта.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Модель трения значение Модальная.

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

# Коэффициент контактного трения — коэффициент контактного трения

Details

Коэффициент кулоновского трения между ремнем и поверхностью шкива.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Модель трения значение Непрерывная.

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

# Расчет угла обхвата — тип расчета угла
Межосевое расстояние | Указать углы обхвата

Details

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

Межосевое расстояние — блок рассчитывает угол обхвата ремня, используя радиусы шкивов, расстояние между центрами и тип передачи.
Указать углы обхвата — блок использует заданные вами углы обхвата.

Зависимости

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

# Начальное состояние шкива B — начальное состояние шкива B
Разблокирован | Заблокирован

Details

Возможность инициализации моделирования с заблокированным или разблокированным шкивом B.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Модель трения значение Модальная.

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

# Угол обхвата шкива A — угол обхвата шкива A
rad | deg | rev | mrad | arcsec | arcmin | gon

Details

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

Зависимости

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

# Модель трения — выбор метода трения
Непрерывная | Модальная

Details

Возможность параметризации непрерывного или модального трения.

Зависимости

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

# Начальное состояние шкива A — начальное состояние шкива A
Разблокирован | Заблокирован

Details

Возможность инициализации моделирования с заблокированным или разблокированным шкивом A.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Модель трения значение Модальная.

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

# Пороговое значение силы — 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

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 Параметры ремня снимите флажок Центробежная сила.

Литература

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