เหตุใดบันไดเลื่อนจึงไม่ชะลอตัวเมื่อผู้คนขึ้นไป

เพื่อนของฉันและฉันกำลังพูดถึงเรื่องนี้ก่อนหน้านี้: ทำไมบันไดเลื่อนไม่ช้าลงเมื่อมีคนขึ้น เราไม่ได้สนใจคอมพิวเตอร์ schmancy แฟนซีใด ๆ ที่อาจปรับความเร็วสำหรับความจุ / การรับส่งข้อมูลเราเพียงแค่สงสัยเกี่ยวกับบันไดเลื่อนที่เป็นไปได้ขั้นพื้นฐานที่สุด

ดังนั้นความคิดของเราคือ: หากบันไดเลื่อนทำงานด้วยความเร็วคงที่และจากนั้นมีคนคนเดียว (หรือมากกว่านั้น) ยืนอยู่บนมันแน่นอนว่ามันทำงานได้มากขึ้นเพื่อยกมวลนั้น ควรความเร็วของบันไดเลื่อนหล่นหรือไม่ หากบางสิ่งบางอย่างทำให้ความเร็วไม่เปลี่ยนแปลงนั่นหมายความว่าแรงบิดของมอเตอร์เปลี่ยนแปลงหรือไม่? หรือมันดึงพลังงานมากขึ้น แต่รักษาแรงบิดเท่าเดิมเอาไว้? เราขาดอะไรบางอย่างที่ชัดเจนหรือไม่?

ควรความเร็วของบันไดเลื่อนหล่นหรือไม่

นั่นจะเป็นพฤติกรรมที่ไม่พึงประสงค์ ทีมวิศวกรรมที่มีความสามารถจะไม่ยอมให้เกิดขึ้น

หากบางสิ่งบางอย่างทำให้ความเร็วไม่เปลี่ยนแปลงนั่นหมายความว่าแรงบิดของมอเตอร์เปลี่ยนแปลงหรือไม่?

ขั้นตอนในรูปแบบห่วงโซ่ น้ำหนักในขั้นตอนจะถูกส่งผ่านโซ่ไปยังเฟืองขับที่ทำให้โซ่เคลื่อนที่ การเปลี่ยนแปลงน้ำหนักใด ๆ ในขั้นตอนเท่ากับการเปลี่ยนแปลงแรงบิดบนเพลาขับของเฟือง และแรงบิดนั้นจะต้องส่งผ่านการส่งผ่านไปยังเพลามอเตอร์

หรือว่าง่ายๆ ... รักษาแรงบิดเท่าเดิม

นั่นคงไม่สมเหตุสมผล ดูด้านบน.

เราขาดอะไรบางอย่างที่ชัดเจนหรือไม่?

ไม่ฉันไม่คิดอย่างนั้น ระบบถูกออกแบบมาเพื่อให้มอเตอร์ทำงานด้วยความเร็วคงที่ สำหรับมอเตอร์บางประเภทนั้นสามารถทำได้โดยเชื่อมต่อมอเตอร์เข้ากับแหล่งจ่ายไฟแรงดันคงที่ สำหรับมอเตอร์ประเภทอื่น ๆ อาจมีตัวควบคุมที่ตรวจสอบความเร็วและปรับแรงดันไฟฟ้าให้เหมาะสม การเปลี่ยนแปลงของน้ำหนักนั้นเท่ากับการเปลี่ยนแปลงของแรงบิดซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงปริมาณของกระแสไฟฟ้า (และจำนวนของพลังงานไฟฟ้า) ที่วาดโดยมอเตอร์

การตอบสนองของระบบที่คุณอธิบายนั้นขึ้นอยู่กับการก่อสร้าง แม้ว่าเราจะไม่อนุญาตให้ "คอมพิวเตอร์ schmancy แฟนซี" ตัวควบคุม RPM เชิงกลได้รับรอบตั้งแต่ยุคไอน้ำ

เป็นตัวอย่างแรกที่เราสามารถสรุปได้ว่าเรามีบันไดเลื่อนง่ายที่จะถูกขับเคลื่อนโดยเครื่องยนต์ที่มีตัวควบคุม RPM เครื่องยนต์นี้จะมีแรงบิดสูงสุด แรงบิดที่เกิดขึ้นจริงของเครื่องยนต์นั้นขึ้นอยู่กับโหลดและการลดลงของเครื่องยนต์ RPM (เช่นความเร็วของลิฟต์) ที่คุณคาดว่าจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อโหลดมีค่ามากกว่าแรงบิดสูงสุดของเครื่องยนต์ที่ชุด RPM

ที่นี่แรงบิดที่ถูกขับออก - และในกรณีปกติพลังงานที่ใช้แล้ว - ของเครื่องยนต์จะเพิ่มขึ้นเมื่อโหลดเพิ่มขึ้น แต่ความเร็วจะคงที่ (จนกว่าภาระจะมากกว่าแรงบิดสูงสุด)

ในตัวอย่างที่สองที่เราสามารถสันนิษฐานได้ว่าเครื่องยนต์ทำงานกับการไหลของพลังงานอย่างต่อเนื่อง (เช่นเค้นแก๊ส) และไม่มีการควบคุม RPM ในระบบนี้การเพิ่มโหลดจะทำให้ความเร็วของบันไดเลื่อนลดลง - งานที่ทำโดยระบบจะขึ้นอยู่กับการไหลของพลังงานไปยังเครื่องยนต์และตามที่เราระบุว่านี่เป็นค่าคงที่ เมื่อเพิ่มน้ำหนักมากขึ้นจะต้องลดความเร็วในการยกลง

ขึ้นอยู่กับว่าบันไดเลื่อนของคุณทำงานอย่างไร

ดูเหมือนว่าคุณต้องการสิ่งที่ง่ายที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้และสำหรับผมแล้วสิ่งที่ง่ายที่สุดคือบันไดเลื่อนซึ่งกลไกสามารถใช้แรงเดียวแรงคงที่ / แรงบิดได้ (ผมบอกว่าแรง / แรงบิดเพราะเราไม่เจาะจงว่าอะไรคือ ทำให้บันไดเลื่อนเคลื่อนที่จริง ๆ จากนี้ไปฉันจะพูดว่าบังคับ)

ลองพิจารณาก่อนที่จะมีใครเข้าบันไดเลื่อน มันมีกำลังเพียงพอที่จะเคลื่อนย้ายมวลของชิ้นส่วนบันไดเลื่อนรวมทั้งต่อต้านแรงเสียดทานภายในที่มีอยู่ (ซึ่งสำหรับการสนทนาของเราเราจะถือว่าเป็นแรงเสียดทานคงที่ที่ไม่ขึ้นอยู่กับความเร็วของบันไดเลื่อน สามารถเปลี่ยนแปลงบางสิ่งได้ แต่ฉันจะปล่อยให้คุณคิดถึงเรื่องนั้น) สมมติว่า ณ จุดนี้บันไดกำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่

ตอนนี้มีคนก้าวเข้ามา ถ้าเราต้องการที่จะรักษาความเร็วของบันไดเลื่อนให้คงที่สิ่งที่กำลังของเราจะต้องเพิ่ม "ความแข็งแกร่ง" ของมันเพื่อต่อต้าน "การต่อต้าน" ใหม่ที่เกิดจากการที่คนเหยียบ จะต้องสามารถยกบันไดต่อสู้กับแรงเสียดทานและตอนนี้ก็ยกคน เนื่องจากกำลังของเราถูกส่งมอบอย่างต่อเนื่องจึงไม่สามารถทำได้ ดังนั้นบันไดเลื่อนจะเริ่มช้าลงจริง ๆ แล้วในที่สุดก็เริ่มเคลื่อนที่ไปข้างหลังถ้าบุคคลนั้นไม่ลงในเวลา (สิ่งนี้สามารถเปลี่ยนแปลงได้ด้วยแรงเสียดทานขึ้นอยู่กับความเร็ว) นี่จะคล้ายกับที่ฉันยกมือด้วยความเร็วคงที่จากนั้นมีใครบางคนเอามือไปปมวลของฉันในขณะที่ฉันกำลังยกขึ้นมือเดียวกัน แรงสุทธิของมวลจะลดลงดังนั้นมันจะมีการเร่งลง

หากบางสิ่งบางอย่างทำให้ความเร็วไม่เปลี่ยนแปลงนั่นหมายความว่าแรงบิดของมอเตอร์เปลี่ยนแปลงหรือไม่? หรือมันดึงพลังงานมากขึ้น แต่รักษาแรงบิดเท่าเดิมเอาไว้?

ดังนั้นสมมติว่าบันไดเลื่อนของเราสามารถปรับแรง / แรงบิดที่ใช้ตามนั้นเพื่อให้บันไดเลื่อนเคลื่อนที่ในอัตราคงที่ ใช่แล้วแรงจะต้องเพิ่มขึ้นเพื่อให้ผู้คนเคลื่อนไหวในอัตราคงที่ ฉันจะต้องผลักให้แรงขึ้นเพื่อให้มือของฉัน (และมวล) เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ นอกจากนี้ยังหมายถึงต้องการพลังงานมากขึ้นเช่นกัน หากเราต้องการให้บันไดเลื่อนเคลื่อนที่ด้วยอัตราคงที่ แต่มันก็ทำงานได้มากขึ้นเพื่อยกระดับคนขึ้นแล้วมันก็ทำงานได้มากขึ้นในระยะเวลาเท่ากัน ดังนั้นอัตราการใช้พลังงานจึงเพิ่มขึ้นนั่นคือต้องมีการจัดหาพลังงานมากขึ้น

ดังนั้นเพื่อตอบคำถามของคุณบันไดเลื่อนจะไม่ช้าลงเพราะถูกออกแบบมาเพื่อให้สามารถหมุนขั้นตอนด้วยความเร็วคงที่โดยการปรับแรง / แรงบิดที่ให้มา