استخدام التروس البلاستيكية والعجلات المسننة والبكرات من VEX IQ

عندما يبدأ المستخدمون الجدد في تجميع تصميمات الروبوت المخصصة الخاصة بهم، فقد يريدون في مرحلة ما المزيد من محركات VEX IQ Smart الخاصة بهم. ربما تتمتع محركات VEX IQ الذكية بأفضل أداء واستشعار لأي نظام آلي متاح. ومع ذلك، قد يرغب المستخدمون في أن تقوم المحركات بتحريك الأشياء بشكل أسرع، أو رفع الأشياء الأثقل، أو نقل الآليات بعيدًا عن المحرك. يمكن أن تسمح التروس والعجلات المسننة والبكرات VEX IQ بحدوث هذه المتطلبات.

التروس	أسنان العجلة	البكرات

نسب الإخراج / المدخلات

عند مناقشة التروس/العجلات المسننة/البكرات البلاستيكية VEX، هناك بعض المصطلحات القياسية المستخدمة:

• القيادة/الإدخال - هذا هو الترس/العجلة المسننة/البكرة الموضوعة على العمود الذي يجبر المحرك الذكي على الدوران.
• مدفوعة/الإخراج - هذا هو الترس/العجلة المسننة/البكرة الموضوعة على عمود المكون (مثل العجلة أو الذراع) والتي سيتم إجبارها على الدوران من الإدخال.
• سرعة الدوران - هذه هي سرعة دوران العمود، ويتم قياسها عادة بعدد المرات التي يدور فيها في الدقيقة الواحدة، والمعروفة أيضًا باسم عدد الدورات في الدقيقة (دورة في الدقيقة).
• عزم الدوران - هذا هو مقدار القوة اللازمة لتدوير الحمولة على مسافة. على سبيل المثال، يتطلب الأمر عزمًا أكبر لتدوير ذراع أطول أو عندما يكون هناك وزن أكبر على الذراع. كما يتطلب الأمر أيضًا عزمًا أكبر لتدوير عجلة ذات قطر أكبر، أو عندما تحرك عجلة شيئًا ثقيلًا. يتم قياس عزم الدوران عادة بالوحدة المترية التي تجمع بين القوة والمسافة تسمى نيوتن متر (Nm).

هناك مبدأان سيساعدان المستخدمين على فهم كيفية استخدام التروس البلاستيكية والعجلات المسننة والبكرات:

زيادة عزم الدوران: عندما يكون قطر ترس الإدخال/العجلة المسننة/البكرة (المكون) أصغر من قطر مكون الإخراج، سيؤدي ذلك إلى زيادة عزم الدوران الناتج للنظام. ومع ذلك، فإنه سوف يقلل بشكل متناسب من سرعة دوران الإخراج للنظام. بمعنى آخر، إذا لم يتمكن المحرك من رفع الذراع، فيجب أن يحتوي المحرك على مكون أصغر يقود مكونًا أكبر على عمود الذراع.

والعتاد يزيد من عزم الدوران	ضرس زيادة عزم الدوران	البكرة تزيد من عزم الدوران

زيادة السرعة: عندما يكون قطر مكون الإدخال أكبر من قطر مكون الإخراج، سيؤدي ذلك إلى زيادة سرعة دوران الإخراج للنظام. ومع ذلك، فإنه سوف يقلل بشكل متناسب من عزم الدوران الناتج للنظام. على سبيل المثال، إذا أراد المستخدم أن تدور العجلة بشكل أسرع من قدرة المحرك على الدوران، فيجب أن يحتوي المحرك على مكون أكبر يقود مكونًا أصغر على عمود العجلة.

والعتاد زيادة السرعة	ضرس زيادة السرعة	زيادة سرعة البكرة

ويمكن حساب مقدار هذه العلاقات من خلال نسبة المخرجات/المدخلات. هذا هو:

• عدد أسنان تروس الخرج / عدد أسنان تروس الإدخال ينتج عنه نسبة تروس عزم الدوران.
• عدد أسنان ضرس الإخراج / عدد أسنان ضرس الإدخال ينتج عنه نسبة عزم الدوران.
• قطر بكرة الإخراج / قطر بكرة الإدخال ينتج عنه نسبة عزم الدوران لبكرة.

 

نسب التروس البلاستيكية VEX (60 سنًا، 36 سنًا، 12 سنًا)

معدات الإخراج	معدات الإدخال	نسبة والعتاد	إخراج لإدخال محرك 100 دورة في الدقيقة	إخراج لإدخال محرك 0.4 نانومتر
60 أسنان	12 أسنان	5:1	20 دورة في الدقيقة	2.0 نيوتن متر
36 أسنان	12 أسنان	3:1	33 دورة في الدقيقة	1.2 نيوتن متر
60 أسنان	36 أسنان	5:3	60 دورة في الدقيقة	0.67 نيوتن متر
36 أسنان	60 أسنان	3:5	167 دورة في الدقيقة	0.24 نيوتن متر
12 أسنان	36 أسنان	1:3	300 دورة في الدقيقة	0.13 نيوتن متر
12 أسنان	60 أسنان	1:5	500 دورة في الدقيقة	0.08 نيوتن متر

(تتوفر تروس ذات 24 سنًا و48 سنًا في حزمة إضافية مكونة من قطعة)

 

من مخطط VEX Plastic Gear Ratio أعلاه، يجب أن يكون واضحًا أن النسب يمكن أن تغير بشكل كبير مقدار سرعة دوران الخرج وعزم دوران الخرج للمحرك الذكي. من المهم أن ندرك عند استخدام نسب الإخراج/الإدخال أنها لا تأخذ في الاعتبار الاحتكاك والعوامل الأخرى في نظام الروبوت.

على سبيل المثال، قد يكون من المغري بناء نسبة تروس 1:5 لنظام الدفع بحيث يتحرك الروبوت بسرعة كبيرة (500 دورة في الدقيقة). هناك العديد من العوامل التي تجعل هذا غير عملي. أولاً، تكون التروس ذات الـ 60 سنًا أكبر من عجلات السفر القياسية مقاس 200 مم، لذا فإن الترس سوف يرفع العجلة عن الأرض. بالإضافة إلى ذلك، سيكون عزم الدوران الناتج صغيرًا جدًا (0.08 نيوتن متر) وقد لا يتمكن المحرك الذكي من تحريك العجلة/الروبوت. وحتى لو كان من الممكن استخدام هذه النسبة، فإنه إذا تحرك الروبوت بخمسة أضعاف سرعته العادية فسيكون من الصعب جدًا التحكم فيه.

يوضح هذا المثال كيف أنه عند استخدام نسب الإخراج/الإدخال يكون الهدف هو إيجاد توازن "النقطة المثالية" بين عزم الدوران والسرعة. ومن المهم أيضًا التأكد من أن المكونات ستتناسب مع تصميم الروبوت.

تحتوي أسنان العجلة البلاستيكية VEX على خمسة أحجام مختلفة من العجلة المسننة (8 ضرس أسنان، 16 ضرس أسنان، 24 ضرس أسنان، 32 ضرس أسنان، 40 ضرس أسنان) والتي يمكن دمجها. تتوفر بكرات VEX البلاستيكية بأربعة أحجام متاحة (10 مم، 20 مم، 30 مم، 40 مم).

نقل الطاقة

يمكن أيضًا استخدام التروس البلاستيكية والعجلات المسننة والبكرات لنقل الطاقة. يعد ذلك ضروريًا عندما لا يسمح التصميم للمحرك الذكي بقيادة عمود العجلة أو أي مكون آخر مباشرة. في هذه الحالة، سيكون حجم التروس/العجلات المسننة/البكرات المدخلة والمخرجة بنفس الحجم، لذلك لا يوجد أي تغيير في عزم الدوران أو سرعة الدوران. يُطلق على هذا عادةً اسم نسبة 1:1.

بعض الأمثلة على ذلك قد تشمل:

• يمكن لمجموعة نقل الحركة تشغيل كلتا العجلتين على الجانب عن طريق القيادة المباشرة لعجلة واحدة باستخدام محرك ذكي وتشغيل العجلة الأخرى عن طريق ربطهما معًا بعجلات مسننة وسلسلة 1:1.
• يمكن أن تحتوي مجموعة نقل الحركة على 3 تروس (أو أي رقم فردي آخر) في سلسلة ولها عجلة متصلة بالترس الأول وعجلة متصلة بالترس الأخير. إذا كانت جميع التروس بنفس الحجم، فيمكن للمحرك تشغيل أي من التروس.

يرجى ملاحظة أنه عند استخدام التروس داخل مجموعة نقل الحركة، من المهم أن يكون لديك عدد فردي من التروس بين العجلات. وذلك لأنه عندما يقوم أحد التروس بتحريك الآخر، فإنهما يدوران في اتجاهين متعاكسين. إن وجود عدد زوجي من التروس بين العجلات سيجعل العجلتين تدوران ضد بعضهما البعض.

أسنان نقل الطاقة	تروس نقل الطاقة

تحديد المكون الذي سيتم استخدامه: التروس أو العجلة المسننة أو البكرات

هناك عدد من العوامل التي تحدد ما إذا كانت Gears أو Sprockets. أو ينبغي استخدام البكرات مع تصميم الروبوت. بعض هذه تشمل:

التروس: التروس هي واحدة من أكثر الخيارات الثلاثة للمكونات موثوقية. ما لم يكن هناك مسافة كبيرة جدًا بين دعامات أعمدة التروس مما يسمح للأعمدة بالانثناء بدرجة كافية لفصل أسنان التروس؛ مع التروس، عندما يدور ترس الإدخال، سوف يدور ترس الإخراج. ومع ذلك، هناك بعض السلبيات:

• يجب ترتيب التروس على مسافات ثابتة من بعضها البعض بحيث تتداخل أسنان أحد التروس مع أسنان الترس التالي.
• يجب محاذاة التروس في خط مستقيم مع بعضها البعض. (الاستثناء الملحوظ: خلط التروس ذات الأسنان "الأساسية" 12/36/50 مع التروس "الثانوية" 24/48. يجب أن يتم إزاحة التروس الثانوية بمقدار نصف درجة، أو تحتاج إلى استخدام الفتحة الوسطى الإضافية في عوارض متساوية الطول 1x).
• كما ذكرنا من قبل، فإن العدد الفردي من التروس في الخط سيكون له تروس الإدخال والإخراج تدور في نفس الاتجاه، والرقم الزوجي سيكون له تروس الإدخال / الإخراج تدور في اتجاهين متعاكسين.

خلط التروس "الابتدائية" 12/36/60 مع التروس "الثانوية" 24/48

ملاحظة خاصة: عند استخدام نسبة التروس، يجب مراعاة حجم ترس الإدخال وحجم ترس الإخراج الأخير فقط. أي تروس بين هذين التروسين تنقل الحركة فقط ولا يكون لأحجامها أي تأثير على نسبة التروس.

تحتوي VEX Plastic Gears أيضًا على Crown Gears والتي ستسمح باتصال 90^o بين التروس. هناك أيضًا تروس دودية و تروس تفاضلية & Bevel Gear Pack التي تسمح بذلك.

التروس التاج	التروس التفاضلية & المخروطية	التروس الدودية

بالإضافة إلى ذلك، ستسمح تروس الحامل البلاستيكية VEX من مجموعة Gear Add-on بالحركة الخطية.

رف التروس

أسنان مسننة: أسنان مسننة هي أيضًا خيار جيد. يمكن فصل أعمدةها بأي عدد من مسافات الملعب المختلفة لأن السلسلة يتم تجميعها من روابط فردية مجمعة والتي يمكن تجميعها معًا بأطوال مخصصة. سوف يدور ضرس الإدخال وضرس الإخراج دائمًا في نفس الاتجاه. يجب أن يحتوي العجلة المسننة على ما لا يقل عن 120^o من السلسلة ملفوفة حولها وإلا يمكن أن تتخطى السلسلة أسنان العجلة المسننة. يمكن أيضًا توصيل العجلة المسننة مع مداس الخزان.

بكرات: بكرة مخصصة للأحمال الخفيفة. وهي محدودة بالمسافات التي يمكن فصلها بأطوال الأحزمة المطاطية المتوفرة (30 مم. 40 ملم. 50 ملم. 60 ملم). مثل العجلة المسننة، تدور بكرة الإدخال وبكرة الإخراج في نفس الاتجاه. الأحزمة المطاطية لنظام البكرة ناعمة. سوف تنزلق الأحزمة إذا كان الحمل الذي يحاول النظام نقله كبيرًا جدًا. (ملاحظة: يمكن عبور الأحزمة المطاطية لعكس اتجاه بكرة الإخراج.)

سواء كان تصميم الروبوت يستخدم التروس أو العجلة المسننة أو البكرات، فهناك مجموعة كبيرة من الخيارات لتغيير نسبة الإخراج/الإدخال أو نقل الطاقة لمحركات VEX IQ الذكية.

خطر السلامة:

نقاط قرصة تأكد من حماية الأصابع والملابس والأسلاك والأشياء الأخرى من الوقوع بين المكونات المتحركة.