Uso de engranajes, cadenas, piñones y poleas de plástico VEX IQ

A medida que los nuevos usuarios comienzan a ensamblar sus propios diseños de robots personalizados, es posible que en algún momento quieran más de sus motores VEX IQ Smart. Los motores inteligentes VEX IQ tienen quizás el mejor rendimiento y detección de cualquier sistema robótico de encaje a presión disponible. Sin embargo, los usuarios podrían querer que los motores muevan las cosas más rápido, levanten cosas más pesadas o alejen los mecanismos del motor. Los engranajes, piñones y poleas VEX IQ pueden permitir que se cumplan estos requisitos.

Engranajes	Ruedas dentadas	Poleas

Relaciones de salida/entrada

Al hablar de los engranajes/piñones/poleas de plástico VEX, hay algunos términos estándar que se utilizan:

• Conducción/Entrada - Este es el engranaje/piñón/polea colocado en el eje que un motor inteligente está forzando a girar.
• Impulsado/Salida - Este es el engranaje/piñón/polea colocado en el eje del componente (como una rueda o un brazo) que se verá obligado a girar desde la entrada.
• Velocidad de rotación: esta es la velocidad a la que gira un eje, comúnmente medida en cuántas veces gira en un minuto, también conocida como revoluciones por minuto (rpm).
• Torque: esta es la cantidad de fuerza necesaria para girar una carga a distancia. Por ejemplo, se necesita más torque para girar un brazo más largo o cuando se coloca más peso en el brazo. También se necesita más torque para girar una rueda de mayor diámetro, o cuando una rueda está moviendo algo pesado. El par se mide comúnmente en la unidad métrica que combina la fuerza y la distancia llamada newton-metro (Nm).

Hay dos principios que ayudarán a los usuarios a comprender cómo usar los engranajes, piñones y poleas de plástico VEX:

Aumento del par de torsión: cuando el engranaje/piñón/polea de entrada (componente) tiene un diámetro menor que el componente de salida, esto aumentará el par de torsión de salida del sistema. Sin embargo, disminuirá proporcionalmente la velocidad de rotación de salida del sistema. En otras palabras, si el motor no puede levantar un brazo, el motor debe tener un componente más pequeño que impulse un componente más grande en el eje del brazo. Vea las siguientes construcciones 3D para ver ejemplos de cómo aumentar el torque de un motor inteligente utilizando engranajes, piñones y poleas.

Aumento de la velocidad: cuando el componente de entrada tiene un diámetro mayor que el componente de salida, esto aumentará la velocidad de rotación de salida del sistema. Sin embargo, disminuirá proporcionalmente el par de salida del sistema. Por ejemplo, si un usuario quiere que una rueda gire más rápido de lo que puede girar el motor, el motor debe tener un componente más grande que impulse un componente más pequeño en el eje de la rueda. Vea las siguientes construcciones 3D para ver ejemplos de cómo aumentar la velocidad de un motor inteligente utilizando engranajes, piñones y poleas.

 

Relaciones de transmisión de plástico VEX ( 60 dientes, 36 dientes, 12 dientes)

Engranaje de salida	Engranaje de entrada	Relación de transmisión	Salida para entrada de motor de 100 RPM	Salida para entrada de motor de 0,4 Nm
60 dientes	12 dientes	5:1	20 rpm	2,0 Nm
36 dientes	12 dientes	3:1	33 rpm	1,2 Nm
60 dientes	36 dientes	5:3	60 rpm	0,67 Nm
36 dientes	60 dientes	3:5	167 rpm	0,24 Nm
12 dientes	36 dientes	1:3	300 rpm	0,13 Nm
12 dientes	60 dientes	1:5	500 rpm	0,08 Nm

(Los engranajes de 24 y 48 dientes están disponibles en un paquete adicional)

 

A partir de la tabla de relación de engranajes de plástico VEX anterior, debe ser evidente que las relaciones pueden cambiar drásticamente la cantidad de velocidad de rotación de salida y el par de salida de un motor inteligente. Es importante tener en cuenta que cuando se utilizan relaciones de salida/entrada, estas no tienen en cuenta la fricción y otros factores en el sistema del robot.

Por ejemplo, podría ser tentador construir una relación de transmisión de 1:5 para que el robot se mueva muy rápido (500 rpm). Hay varios factores que hacen que esto sea poco práctico. Primero, los engranajes de 60 dientes son más grandes que las ruedas de desplazamiento estándar de 200 mm, por lo que el engranaje sostendrá la rueda del suelo. Además, el par de salida será tan pequeño (0,08 Nm) que es posible que el motor inteligente no pueda mover la rueda/robot. Incluso si fuera posible usar esta relación, si el robot se moviera a cinco veces su velocidad normal, sería muy difícil de controlar.

Este ejemplo ilustra cómo cuando se utilizan relaciones de salida/entrada, el objetivo es encontrar un equilibrio de "punto óptimo" entre el par y la velocidad. También es importante asegurarse de que los componentes encajen en el diseño del robot.

Los piñones de plástico VEX tienen cinco tamaños diferentes de piñones (piñón de 8 dientes, piñón de 16 dientes, piñón de 24 dientes, piñón de 32 dientes, piñón de 40 dientes) que se pueden combinar. Las poleas de plástico VEX tienen cuatro tamaños disponibles (10 mm, 20 mm, 30 mm, 40 mm).

Transferencia de potencia

También se pueden usar engranajes, piñones y poleas de plástico VEX para la transferencia de potencia. Esto es necesario cuando un diseño no permite que un motor inteligente accione directamente el eje de una rueda u otro componente. En este caso, los engranajes/piñones/poleas de entrada y salida serán del mismo tamaño, por lo que no habrá cambios en el par ni en la velocidad de rotación. Esto a menudo se llama una proporción de 1:1.

Algunos ejemplos de esto podrían incluir:

• Un tren motriz puede impulsar ambas ruedas en un lado mediante el accionamiento directo de una rueda con un motor inteligente y alimentar la otra rueda conectándolas entre sí con piñones y cadena 1:1.
• Una transmisión puede tener 3 marchas (o cualquier otro número impar) en una serie y tener una rueda unida a la primera marcha y una rueda unida a la última marcha. Si todos los engranajes son del mismo tamaño, el motor puede accionar cualquiera de los engranajes.

Tenga en cuenta que al usar engranajes dentro de un tren motriz, es importante tener un número impar de engranajes entre las ruedas. Esto se debe a que cuando un engranaje impulsa a otro, giran en direcciones opuestas. Un número par de engranajes entre las ruedas hará que las dos ruedas giren una contra la otra, como se muestra en esta animación.

Piñones de transferencia de potencia	Engranajes de transferencia de potencia

Decidir qué componente usar: engranajes, piñones o poleas

Hay una serie de factores que determinan si los engranajes, las ruedas dentadas. o las poleas deben usarse con un diseño de robot. Algunos de estos incluyen:

Nota especial: Cuando se utiliza una relación de transmisión, solo se debe considerar el tamaño del engranaje de entrada y el último tamaño del engranaje de salida. Cualquier engranaje entre esos dos engranajes solo transfiere el movimiento y sus tamaños no tienen ningún efecto en la relación de transmisión.

Los engranajes de plástico VEX también tienen un engranaje de corona que permitirá una conexión de 90^{° entre los engranajes. También hay engranajes helicoidales y un paquete de engranajes & cónicos diferenciales que lo permiten. Vea las siguientes construcciones 3D, por ejemplo, usos de engranajes de corona, engranajes & cónicos diferenciales y engranajes helicoidales.}

Además, los engranajes de cremallera de plástico VEX del kit adicional de engranajes permitirán un movimiento lineal, como se muestra en la construcción 3D a continuación.

Ruedas dentadas: Las ruedas dentadas también son una buena opción. Sus ejes se pueden separar a cualquier número de distancias de paso diferentes porque la cadena se ensambla a partir de eslabones individuales de encaje a presión que se pueden unir en longitudes personalizadas. La rueda dentada de transmisión debe tener al menos 120^o de cadena envuelta alrededor de ella o la cadena puede saltar dientes en la rueda dentada. Los piñones también se pueden conectar junto con la banda de rodadura del tanque. La rueda dentada de entrada y la rueda dentada de salida siempre girarán en la misma dirección, como se muestra en esta animación.

Poleas: Las poleas están diseñadas para cargas ligeras. Están limitados por las distancias que pueden separarse por las longitudes de las bandas de goma disponibles (30 mm 40mm. 50 mm. 60 mm). Las correas de goma para el sistema de poleas son lisas. Las correas se deslizarán si la carga que el sistema está tratando de mover es demasiado grande. Al igual que las ruedas dentadas, la polea de entrada y la polea de salida normalmente giran en la misma dirección. Como se muestra en esta animación, si la correa de la polea se cruza en una X, girarán en direcciones opuestas. (Nota: las correas de goma se pueden cruzar para invertir la dirección de la polea de salida).

Ya sea que el diseño del robot utilice engranajes, piñones o poleas, hay una gran variedad de opciones para cambiar la relación salida/entrada o la transferencia de potencia de los motores inteligentes VEX IQ.

Peligro para la seguridad:

Puntos de pellizco Asegúrese de evitar que los dedos, la ropa, los cables y otros objetos queden atrapados entre los componentes en movimiento.