传动阻力和损耗功率: 皮带 vs 轴传

amphibia · 发表于 2017-1-10 22:38

dredge 发表于 2017-1-10 22:32
淘宝上可以找，齿型，大小，齿数(齿数决定长度），貌似只有宽度可以定制，不过直升机厂家也是用标准件的
...

我是真心希望把JR forza450再次优化。我的forza450（也可以叫470）是我用lynx给x3的出的380拉长皮带改的。但是X3得皮带宽了0.3mm，因此我锯窄加工了。这个皮带阻力高于JR原厂皮带。因此是我一个希望改进的地方。我这两天找坂东东莞代理商问问。

zhangpengsir · 发表于 2017-1-10 22:39

难得的好帖，这也是很多人想知道的答案，却从来没有一个科学的计算与论证的方法！

持续关注！

LiuchwT · 发表于 2017-1-11 00:34

lz的计算方式挺有想法的，这里我也有点建议，和lz讨论一下
首先是动态阻力，lz是如何判断的，感觉有点像定性而不是定量
另外我也弄不清楚的就是阻力随转速的变化关系，到底是什么关系，而且是不是和负载有关
记得在论坛里看到一个帖子，争论轴传和皮传效率的问题，有人提出轴传在低速阻力比较小，所以能多转几圈，在高速的时候，皮传阻力反而小于轴传。
虽然我倾向轴传效率比较高，但是无法对上面的观点证伪，定量分析影响因素太多。
我在考虑，咱们可否跨过具体的定量分析，直接以结论作为测量
比如去掉大小桨，让飞机空转，稳定在常用转速，能否认为电调的实施功率就是阻力损失的功率，然后对比同型号的皮传飞机，功率差就是效率差？

dredge · 发表于 2017-1-11 00:40

LiuchwT 发表于 2017-1-11 00:34
lz的计算方式挺有想法的，这里我也有点建议，和lz讨论一下
首先是动态阻力，lz是如何判断的，感觉有点像定 ...

要测试也不难，找两架亚拓500一架皮传，一架轴传，一样的电装，用一个电流计测一下电流就可以了

xiaocheng01 · 发表于 2017-1-11 01:44

不错

Himalaya · 发表于 2017-1-11 08:17

可以直接测量：大桨尾桨都摘掉，切定速到实际飞行转速，这时测得的功率就是系统消耗功率了。当然也包括了接收陀螺等功耗，但占比很小。

supertankhzt · 发表于 2017-1-11 10:15

LiuchwT 发表于 2017-1-11 00:34
lz的计算方式挺有想法的，这里我也有点建议，和lz讨论一下
首先是动态阻力，lz是如何判断的，感觉有点像定 ...

不能，不带负载时，齿荷载小于实际飞行。

kephen12 · 发表于 2017-1-11 14:18

个人感觉，既不是比赛或者是追求极致，功率损耗表示完全可以忽略～，最关注的还是皮传怎么也比轴传的炸鸡成本要低～～

shizong06 · 发表于 2017-1-11 15:02

kephen12 发表于 2017-1-11 14:18
个人感觉，既不是比赛或者是追求极致，功率损耗表示完全可以忽略～，最关注的还是皮传怎么也比轴传的炸鸡成 ...

是的，省心太多了。
上周用500练习倒退8字，飞的太低尾桨扫土。尾垂断裂，其它完好。尾桨上有切土痕迹。检查后继续飞没有问题。轴传估计就要回家修机了。
所以期待楼主的分析结果。

wslqf · 发表于 2017-1-11 15:05

amphibia 发表于 2017-1-10 17:23
摩托车：- 链条传动95%效率左右，但是要频繁清洗，而且吵
- 凯夫拉皮带传动89%效率，缺点是无法应用在大 ...

貌似不应该这样算，应该单独考虑各种传动方式的传动效率，我之前有这方面的研究但数据我记不清了，但我肯定的是齿轮>链条>皮带

wslqf · 发表于 2017-1-11 15:12

另外我觉得楼主的计算不太合理,太理论话了,我觉得如果楼主手上有同级别的飞机,比如同时800级的forza和e12,装上同样的大小桨,定一个平时经常飞的转速,切熄火之后开始计时,对比两个时间有会有初步结论了
因为大小桨一样的话在同转速条件下能量是相同的,而且转动惯量也是一样的,切熄火后的时间就可以算出损耗功率,再根据有多少级传动,就可以大致有一个结论了

cony2008 · 发表于 2017-1-11 15:16

皮传炸鸡损失确实小，皮带相当于限扭装置，不用明白为什么轴传机上不用限扭装置，

谁能设计个，限扭马达齿，限扭舵机臂，限扭尾传动，这样基本和扫齿说摆摆了

QBZ95 · 发表于 2017-1-11 15:17

同步带有好多种带型，梯形齿的一般承载能力弱于圆弧齿。梯形齿一般是从MXL，XL，L，H等等。。。圆弧齿比如HTD齿形包括HTD3M，5M，8M；还有S3M,S5M,S8M.
个人长期使用L梯形同步带和HTD3M与5M的圆弧齿同步带，但是L和最小的HTD3M的齿距很大，明显不能用在小尺寸的电直上面。
长期使用的品牌是韩国东一同步带，用于1：1的机械传动。在按照设计手册计算的中心矩调整范围内，已经在设备上使用了一年多没有出现传动延时和效率下降的问题。个人认为主要是这些大齿距的同步带可以采用钢丝内芯，起到确定中心距准确不变的作用，这种钢丝内芯的同步带可以认为是不可拉伸的。同样在使用这些钢丝芯同步带的时候，如果传动比是1：1，一般不需要加张紧轮，只有当两个带轮的包角不一致时，才会使用张紧轮。而要注意的是，这里使用张紧轮，其实并不是为了让同步带不被拉伸，而是为了让更多的同步带齿附着在同步带轮的齿槽内部，来传递更大的功率，减小单个带齿的剪切受力。而且同步带号称的传动效率90%以上等等，不输齿轮传动等等，那是在带有抗拉层并且安装正确的前提下。
其实从这里主要可以看出三点。
首先是由于电直航模的尺寸问题，不能使用工业上普遍采用的标准圆弧齿同步带（冰人有一个圆弧齿改装件，经查阅应该也不是HTD，是一种比较少的齿形），也就很难在同步带里面加上钢丝保证中心距和抗拉性能。因此就出现了一些电直用的凯夫拉同步带，这就可以解释为何凯夫拉的同步带传动感觉上比普通皮传直机的效率要高一些。
其次就是，为何有的皮传带张紧轮，有的不带。这就和上文所述的传动比有关。像传统的450皮传等等，其实是仅仅把轴传的锥齿轮换成了皮带轮，但是到尾巴的传动比是1：1的，因此就不需要张紧轮。如果是带有抗拉层的同步带（比如凯夫拉，或者其他材料），那么其实在安装时就不需要太紧的拉动尾管，按照正规的中心距调整，效率和轴传不会差多少。而那些自旋吃力的，很有可能是皮带没有抗拉层，或者抗拉层的效果难以达到工业级的钢丝水平，导致飞行次数多了以后皮带变松，被迫要拉的更紧，就导致了轴承的径向承载力加大，增大了传动阻力。
最后就是本文中涉及到的问题了。由于小兔子采用的是皮带直驱的设计，不是1：1，这就导致了张紧轮是必要的。这种皮带直驱的情况下，个人认为无论是采用带不带抗拉层钢丝或者凯夫拉的同步带，他们的效率都是比一比一传动的同步带要低的。因为仅从静止状态来看，同样是用带抗拉层的同步带，一比一的传动在安装正确的情况下是不会对轴承产生径向压力的或者压力很小；而皮带直驱的往往都是从机身到尾波箱的加速设计，张紧轮的存在使得即便静止状态下都会有对轴承的压力存在。这就使得传动效率必然会有损失了。
而为何都是尾皮带直驱设计，楼主感觉小兔子的要比forza450的自旋效果差劲呢？因为第一级减速，forza450用的是齿轮减速，小兔子用的是皮带减速。区别就在这里了。同样小的机身，齿轮减速可以比同步带减速带来更大的减速比。因为同步带的减速比越大，小带轮的包角就越小，也就是说带齿的寿命就越短。为此两者能够选取的电机kv值和一级减速比肯定不同，这就导致了二级给尾桨加速时，尾桨的加速比不同，也就是尾桨前带轮到尾带轮的加速比不同。当尾带轮尺寸一致时，前带轮的尺寸越小就越接近1：1的情况，所以轴承的径向力也就越小。我没有forza450做对比，不过楼主可以看一下，forza450的机身内部带轮几乎没有露出侧板，应该是比小兔子的小。这只是一个原因，不过更有可能的是二者使用的同步带不一样。
总之之所以看到很多轴传和皮传效率的争论，还是因为他的使用场景问题。电直尺寸很小，甚至很多厂家没有自己计算过那条窄窄的尾同步带是否受的住那么大的功率，都在为了追求极限把尺寸做小做轻。还有一个导致同步带效率低的就是同步带基本都是开式传动，而齿轮可以闭式传动，但事实上我们的航模电直都是开式传动。所以在同步带的质量过关，设计正确，安装正确的情况下，同步带的传动准确性和效率都是与齿轮传动差不多的。这也是为何越来越多的汽车厂商采用正时同步带代替发动机的正时链条的原因。

QBZ95 · 发表于 2017-1-11 15:25

还有一个小误差楼主可以估计一下：
“protos380从自重看, 功率也是forza450的1.2-1.5倍，也就是120-150瓦的总飞行功率。”
这个直接倍数相乘的前提是两架飞机旋翼的力效和桨盘载荷一致。但由于380的桨比325的桨要大一些，可能导致两个桨的力效不一致。
这也就是在直升机总体设计理论中所提到的1.5次方理论：功率和起飞重量不是正比的关系，而是1.5次方比关系的原因。
使用量纲法就可以明白这个理论了。转速的立方和功率成正比，而转速的平方和拉力成正比。所以就导致了上述的1.5次方理论。

dredge · 发表于 2017-1-11 17:04

QBZ95 发表于 2017-1-11 15:17
同步带有好多种带型，梯形齿的一般承载能力弱于圆弧齿。梯形齿一般是从MXL，XL，L，H等等。。。圆弧 ...

小罗520已经开始使用htd3m同步带了，不过原版是国产材质

johnniechang · 发表于 2017-1-11 19:08

冰人450皮帶是s2m的圓齒皮帶
我去皮帶店切了一些來用
有許多種牌子硬度型號可以選
來源不是問題
是比舊的梯形好用很多
可以調的緊些也不會澀
不曉得為何大廠新的機都不用圓齒的

簡單省心的皮帶與性能好的軸傳本就是看個人取捨
在小小的450一比就知道
我的小冰人在很暴力快速翻再加抽上下螺距就會跳齒
就常常發生過空中打滑甩尾持續好幾秒
只能盡量拉緊皮帶跟練好自旋翻救機
這樣一來熄火浮力等於完全沒有
皮帶用在直升機上不管速度或負荷
應該是超過了理想效率的範圍
我騎過一陣子HD
目前也還有軸傳跟鏈條的機車
空檔滑行跟巡航就感覺的到皮帶阻力大很多