roboforum.ru

Технический форум по робототехнике.


Каков КПД пневмопривода?

Шестерни и колёса, тяги и тросики... Каркасы, скелеты ...

Re: Каков КПД пневмопривода?

Сообщение EIN_ENGEL » 07 мар 2018, 04:20

Присоединяюсь к холивару.
Llevellyn писал(а):Да будет холивар между пневматикой, гидравликой и электричеством! Я буду топить за гидравлику, потому что она:
1. дешевле электромоторов при той же мощности
2. может выдасть в разы больше усилия при том же объеме или весе


1. Для нормального управления гидрой нужны сервоклапаны, а они стоят бешеных денег. На дискретных клапанах будет дерготня. То же самое и в пневме, только в ней из-за малых рабочих давлений ещё и проявляется залипание поршня.
2. Мощность остаётся постоянной, большие усилия получаются при малой скорости. Удельная мощность гидры это уловка. Если в конструкции приводы работают не все одновременно, и можно обойтись маленьким насосом, то да, гидра получится легче. Если нужно обеспечить одинаковые усилия с одинаковыми скоростями у всех приводов одновременно, придётся ставить соответствующий мотор, тогда тут легче будет тот, у кого выше КПД. По аналогии - электроприводы - это качок, который постоянно таскает на себе всю массу мышц, но может при необходимости их всех одновременно задействовать. А гидра и пневма - как велосипедист, или армрестлер. Они вроде бы полегче, но у них либо руки не работают, либо ноги. А если повысить мощность, то получится тот же самый качок.


Если у пневмы закачивать выхлоп из цилиндра опять в насос, то итоговое рабочее давление будет разницей между впуском и выпуском.

Я за электру. В домашней ширпотребной робототехнике более важно качество управления, что позволяет реализовать функционал. В одинаковой ценовой категории электра будет управляться намного проще и качественнее. Что толку от силы гидры, или скорости пневмы, если робот будет дёргаться и ничего полезного делать не сможет.

Добавлено спустя 7 минут 52 секунды:
Deacon писал(а):По мне так все эти приводы используются повсеместно, но в рамках своих задач. ИМХО, пневматика лучше подходит для симуляции органики, гидравлику явно недооценивали до публикации поделок boston dynamics и она еще задолго до этого применялась в грузовом транспорте, с электроприводом неоднозначно, его разновидностей много. Стационарные механизмы работают отлично, еще может видел пару впечатляющих роботов, но в остальном это либо прожорливый, либо медленный и неуклюжий скрап. За цифрами энергопотребления всех этих приводов не нужно далеко гоняться - у робота "Фёдор" и "ATLAS" потребление примерно 15-5 кв/ч при ходьбе, что в разы больше энергопотребления человека с его жалкими 30% КПД мышц, даже если тот весит полтораста килограммов.


У человека при ходьбе в определённом промежутке скоростей происходит какой-то механический резонанс и снижается потребление, роботы так пока не умеют.

Добавлено спустя 23 минуты 13 секунд:
Тут один товарищ в ФБ пишет, что сделал чудомышцы на капиллярном эффекте, которые выдают невероятные характеристики. Цифр не называет и прототип не показывает.
У кого какие идеи?
Что если взять, например, толстый и плотный жгут из тоненьких волокон, поместить в резиновую трубку и залить некоей жидкостью. Дальше электрическим полем менять смачиваемость либо жидкости, либо волокон.
Кто разбирается в теме, посмотрите статью http://www.docme.ru/doc/1555299/vliyanie-e-lektricheskih-polej-na-kapillyarnye-postoyannye.
При изменении смачиваемости, будет ли жидкость впитываться в жгут и раздувать его, укорачивая длину, или нет?
Аватара пользователя
EIN_ENGEL
 
Сообщения: 496
Зарегистрирован: 06 янв 2006, 03:02
Откуда: Москва
прог. языки: VHDL, C++, Matlab

Re: Каков КПД пневмопривода?

Сообщение Deacon » 07 мар 2018, 11:17

Как в раз обычно все приводы разом в робототехнике не используются, или по крайней мере, не на полную мощность. Такой же хак, кстати, можно и с электроприводом проделать, хотя управлять энергией вращательного движения куда сложней, чем сжатым воздухом или потоком жидкости под давлением, автомобильные коробки передач и сцепление доказательство того, что это возможно и вполне практично.
Насчет человеческих мышц - активно используется обратная энергия. Поднимаешь руку - тратится энергия. Расслабляешь руку - рука падает, энергия человека не тратится, но выделяется обратная, когда рука ударяется. С сервоприводом, особенно с тем, у которого сильное самоторможение, дела иначе. Энергия будет тратиться даже при опускании руки, хоть и в гораздо меньшем количестве. Это в какой-то степени объясняет тот факт, что я в своем пневмоприводе насчитал КПД в почти 50% (47% если точнее, но можно вычесть 5% в угоду точности измерительных приборов). Но я под КПД подразумеваю соотношение затраченной энергии к рабочей, произведение объемного*гидравлического*механического там вполне может быть 20-30%. Из курса физики знаю, что энергия не тратится, а лишь меняет форму. Хоть это и из раздела "изобретателей вечных двигателей", но замкнуть цикл преобразования энергии, хоть и с большой утечкой, вполне реальная задача. Имхо, вся боль от затрат энергии на подъем веса это эксклюзив от гравитации.
Deacon
 
Сообщения: 30
Зарегистрирован: 27 фев 2018, 16:36

Re: Каков КПД пневмопривода?

Сообщение Dmitry__ » 08 мар 2018, 02:35

Angel71, что ты всю дорогу удаляешь свои сообщения? ты все правильно пишешь...
Даааааа, у bldc жопппа с кпд при отсутствии нагрузки :lol: , но он значительно выше кпд шприца проталкивающим воздух без нагрузки :lol:

Добавлено спустя 3 минуты 23 секунды:
Angel71, ты лучше расскажи в каком месте мы перестали учить молодежь?
Где эта тонкая грань между инжинерией и юношеским максимализмом? :lol:
Аватара пользователя
Dmitry__
 
Сообщения: 7962
Зарегистрирован: 13 янв 2011, 15:25
Откуда: Санкт-Петербург

Re: Каков КПД пневмопривода?

Сообщение Deacon » 08 мар 2018, 14:40

Про КПД брушлессов ты меня убедил. Зачем стебать? Кроме того, ты влез не по теме, мы здесь обсуждаем пневмопривод и способы его улучшения, и мне не шибко приятно, что оно скатилось до уровня стендапа с ядовитым сарказмом и споров аналогичных спорам о политики и религии.
Deacon
 
Сообщения: 30
Зарегистрирован: 27 фев 2018, 16:36

Re: Каков КПД пневмопривода?

Сообщение Dmitry__ » 09 мар 2018, 02:18

Deacon писал(а):Про КПД брушлессов ты меня убедил. Зачем стебать?

Вот только сейчас это услышал. Хорошо тему закрыли. :)
Что там следующее? Большая самозаторможенность системы: эл.двигатель + редуктор? Нееееет, вот специально поднял сейчас руку у робота Kondo KHR-3HV, она опустилась под своим весом :). И это сервы с коллекторными двигателями. Сервы на брушлесиках имеют в РАЗЫ меньше самоторможение...

http://roboforum.ru/forum67/topic11643.html

Добавлено спустя 3 минуты 3 секунды:
Это то что есть у меня и могу пощупать :)
Аватара пользователя
Dmitry__
 
Сообщения: 7962
Зарегистрирован: 13 янв 2011, 15:25
Откуда: Санкт-Петербург

Re: Каков КПД пневмопривода?

Сообщение Deacon » 09 мар 2018, 23:33

Что за сервы? Какой момент и вес рук? Если соотношение момента самоторможения к максимальному моменту менее 1:10, то я не удивлен. Примерно с таким соотношением мне и попадались по крайней мере с планарными редукторами, чуть лучше дела с редукторами на классических шестернях, и еще чуть лучше с ШВП и тросовым. Чаще всего работал с чем-то вроде этого Изображение, ужасно топорные штуки.
Вот почему-то не уверен, что bldc значительно исправит ситуацию. Да, щеток нет, трения будет меньше. Можно сделать ротор более обтекаемой формы, чтобы на высоких оборотах не мешал воздух, установить перекошенный магнитопровод или магниты, как оно делается в ветрогенераторах? Собственно, проблема залипания ротора все равно останется, если только радикально не убрать стальной магнитопровод... но тогда ради той же мощности придется ставить в разы больше меди и магнитов. Еще как вариант ставить с обмотками возбуждения, или асинхронные, при этом снова упор в соотношение массогабаритов/мощности. Мне бы хотя бы с соотношением 1:30, а 1:50 и более уже отлично. Прошу понять мой скептицизм правильно, я устал тратить время и средства на коллекционирование всех возможных приводов, каждый из которых по определенным недостаткам не подходит.
Deacon
 
Сообщения: 30
Зарегистрирован: 27 фев 2018, 16:36

Re: Каков КПД пневмопривода?

Сообщение Dmitry__ » 10 мар 2018, 04:09

Deacon писал(а):Что за сервы? Какой момент и вес рук?

Сервы в роботе? Коллекторные, в той теме все данные есть (кажись, давно это было).

Deacon писал(а):Вот почему-то не уверен, что bldc значительно исправит ситуацию. Да, щеток нет, трения будет меньше.

BLDC на порядок мощнее своих коллекторных собратьев. RC вертолеты на брушлесиках сейчас рвут ДВС как тузик грелку :) Т.е. брушлесы мощнее бензиновых двигателей в том же габарите/массе.
Бесколлекторники имеют больше момент за счет многополюсности (коллекторник не сделать многополюсным), а значит можно делать меньше редукцию, что сильно сказывается на самоторможении. Да и сам двигатель можно сделать с минимальными залипаниями, пример - брушлесики от cd-rom приводов.
Еще есть подвесы с прямым приводом:
https://yandex.ru/images/search?text=Gimbal%20bldc
В общем, много чего произошло за последние 10 лет :)

Добавлено спустя 18 минут 49 секунд:

Аватара пользователя
Dmitry__
 
Сообщения: 7962
Зарегистрирован: 13 янв 2011, 15:25
Откуда: Санкт-Петербург

Re: Каков КПД пневмопривода?

Сообщение Deacon » 10 мар 2018, 14:53

А как их выбрать? Мне бы на сустав манипулятора, где требуется момент в суставе около 200 кг, и 200 об/мин, разумеется в отдельных режимах, 400 ватт тут жирно. Пока что стоит пневмоцилиндр 100x32 и он устраивает всеми характеристиками, кроме энергопотребления. Из моих идей, ШВП + A2212 должно за глаза хватить, могу и на n5065 раскошелиться, вот только думаю, с его мощностью в 1600 ватт влечу в мизерный КПД, ибо чаще всего придется оперировать с 10-50 ватт.
Deacon
 
Сообщения: 30
Зарегистрирован: 27 фев 2018, 16:36

Re: Каков КПД пневмопривода?

Сообщение Dmitry__ » 10 мар 2018, 15:05

Deacon писал(а):где требуется момент в суставе около 200 кг

200 кг на метр? :shock: Или на см? :)
Аватара пользователя
Dmitry__
 
Сообщения: 7962
Зарегистрирован: 13 янв 2011, 15:25
Откуда: Санкт-Петербург

Re: Каков КПД пневмопривода?

Сообщение Deacon » 10 мар 2018, 15:13

На см.
Deacon
 
Сообщения: 30
Зарегистрирован: 27 фев 2018, 16:36

Re: Каков КПД пневмопривода?

Сообщение Dmitry__ » 10 мар 2018, 15:34

Ну я бы делал на gimbal движках (выбирать двигатели с минимальным kv) и планетарках (2 ступени). Это если самоделка. Покупное будет все очень дорого. Если брать что-то компактное, то о низком самоторможении можно забыть, т.к. редуктор будет волновой или около того.

Вот 200кгс*см, цену даже смотреть не хочу :)


Еще что-то, скорее всево червячный редуктор:


Модульный :)


Добавлено спустя 4 минуты 7 секунд:
0:22 :)

Аватара пользователя
Dmitry__
 
Сообщения: 7962
Зарегистрирован: 13 янв 2011, 15:25
Откуда: Санкт-Петербург

Re: Каков КПД пневмопривода?

Сообщение Deacon » 13 мар 2018, 00:56

В чем отличия этих gimbal от тех движков, что верстают в тяговых движках моделей самолетов и квадов? Намоткой звездой да витков поболее?
Понравился редуктор из первого видео, обороты бы вдвое выше и уже то что надо для моей конструкции. Думаю, тогда взял бы за 200$. Пока рассчитываю обойтись движком A2212 и шестерным редуктором 1:50, навскидку пара ступеней выйдет. Прямой привод был бы предпочтительнее как минимум по причине крутого реверса, быстрого разгона и малого самоторможения, но размерами, чтобы можно было замаскировать в суставе робота, и весом до 500 грамм скорей всего не выйдет. А динамика в принципе и у коллекторных с 5-ти ступенчатыми редукторами терпима в моем проекте.
Deacon
 
Сообщения: 30
Зарегистрирован: 27 фев 2018, 16:36

Re: Каков КПД пневмопривода?

Сообщение Dmitry__ » 13 мар 2018, 17:11

Deacon писал(а):В чем отличия этих gimbal от тех движков, что верстают в тяговых движках моделей самолетов и квадов? Намоткой звездой да витков поболее?

Причина все та же - многополюсность. Для gimbal делают двигатели с как можно большим колич. полюсов, что сильно увеличивает момент и позволяет работать без редуктора. Эти двигатели больше похожи на шаговые - очень низкий kv, большой момент, равномерный шаг. При этом они имеют высокое сопротивление, что дает им возможность меньше потреблять в режиме удержания от более менее высоковольтных контроллеров (12v).
Если устраивает многоступенчатый редутор с увеличенным самоторможением всей системы, то можно ставить и малополюсные bldc, как A2212.
Аватара пользователя
Dmitry__
 
Сообщения: 7962
Зарегистрирован: 13 янв 2011, 15:25
Откуда: Санкт-Петербург

Re: Каков КПД пневмопривода?

Сообщение Deacon » 13 мар 2018, 21:07

Самоторможение - это порок редукции, а не редуктора как такового. Уменьшаем в 100 раз обороты - получаем в 100 раз больше момент и самоторможение от двигателя в том же масштабе. Многополюсность? Походу это и есть решение для обоих зайцев.
Покопался по поисковикам насчет gimbal - везде мутная инфа. Какая-то аэрофотосъемка и нуль инфы о максимальном моменте - китайцы в своем репертуаре. К примеру gbm5208-200t. Пишется 3кг. Если это максимальный момент, то я огорчен. У меня самоделка без железного статора столько выдает при тех же размерах. Похоже, эксклюзив как и шаговые.
Deacon
 
Сообщения: 30
Зарегистрирован: 27 фев 2018, 16:36

Re: Каков КПД пневмопривода?

Сообщение Dmitry__ » 13 мар 2018, 22:33

Deacon писал(а):Самоторможение - это порок редукции, а не редуктора как такового.

Логично :) У кого будет больше самоторможение, у bldc с редуктором 1/100 или у bldc с редуктором 1/10? :) Само залипание двигателей не меняется. И не забываем про момент инерции, который в квадрате от скорости...
Deacon писал(а):К примеру gbm5208-200t. Пишется 3кг. Если это максимальный момент, то я огорчен. У меня самоделка без железного статора столько выдает при тех же размерах.

Во-первых он не такой и многополюсный: 12N14P. Во-вторых, gbm5208-200t дает 3 кг. при минимальном потреблении, например при 3-х ваттах :)

Вот пример. 36N42P, 5 кг при 5 вольтах. При 9.3ohm, P = V^2 / R = 2.7 Ватт.
Сколько он реально может дать момента - история умалчивает :)

Добавлено спустя 10 минут 30 секунд:
Вот тут рукой пытаются остановить подобное:

Аватара пользователя
Dmitry__
 
Сообщения: 7962
Зарегистрирован: 13 янв 2011, 15:25
Откуда: Санкт-Петербург

Пред.След.

Вернуться в Механика

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 2

Mail.ru counter