El sistema VEX EDR tiene dos tipos de engranajes rectos, el kit de engranajes y el kit de engranajes de alta resistencia (consulteCómo seleccionar un engranaje recto). Estos engranajes se pueden ensamblar para personalizar la transferencia de potencia, aumentar el torque o aumentar la velocidad. Esto se puede hacer ensamblando dos o más engranajes juntos en ejes de transmisión de modo que los dientes de los engranajes queden entremezclados. Un motor accionará el eje de transmisión de uno de los engranajes.
Relaciones de transmisión
Las relaciones de transmisión simples utilizan solo un engranaje por eje de transmisión. El engranaje que proporciona la potencia, o entrada, se llama engranaje impulsor y el engranaje que gira, o es responsable de la salida, se llama engranaje impulsado La relación de transmisión se calcula utilizando la siguiente fórmula:
Vea la animación a continuación para ver un ejemplo de un engranaje motriz y un engranaje conducido del mismo tamaño, en este caso 60 dientes y 60 dientes.
Relación de transmisión 1:1
Relación de engranajes 1:1 significa que el engranaje impulsor hace una revolución para hacer que el engranaje impulsado complete una revolución. Esta relación de transmisión proporciona las siguientes ventajas:
- Velocidad y par equilibrados: Debido a que la relación entre el engranaje impulsor y el engranaje impulsado es igual, no hay cambios en la velocidad o el par entre los dos engranajes. Este equilibrio es ideal para aplicaciones donde el rendimiento nativo del motor es suficiente.
- Transferencia directa de potencia: Esta relación de transmisión garantiza que la potencia generada por el motor se transfiera directamente al componente impulsado sin ninguna pérdida.
- Diseño simplificado: Una relación de engranaje de 1:1 simplifica el diseño mecánico del robot, lo que hace que el proceso de diseño y construcción sea más sencillo.
- Rendimiento predecible: Dado que las velocidades de entrada y salida son idénticas, el rendimiento del robot es más predecible. Esto puede ser ventajoso para tareas donde se requiere un rendimiento constante o donde el tiempo de ejecución de las tareas es crucial.
La maqueta 3D que se muestra a continuación ilustra un ejemplo de relación de transmisión 1:1. El engranaje impulsor y el engranaje impulsado tienen el mismo número de dientes (60T). El motor hace girar el engranaje impulsor de 60T una vez para hacer que el engranaje impulsado de 60T complete una revolución.
Relación de transmisión 5:1
Una relación de engranajes de : significa que el engranaje impulsor debe realizar cinco revoluciones para que el engranaje impulsado complete una revolución. Esta relación de transmisión proporciona las siguientes ventajas:
- Par aumentado: El par es la fuerza de rotación que el motor puede aplicar a los componentes del robot. Al aumentar el torque, un robot puede manejar cargas más pesadas y realizar tareas que requieren más fuerza, como levantar y empujar objetos. El engranaje impulsor tiene menos dientes que el engranaje impulsado, lo que hace que la salida de torque sea 5 veces mayor, mientras que la salida de velocidad es solo 1/5.
- Velocidad reducida: Mientras aumenta el torque, se reduce la velocidad del engranaje impulsado. La reducción de velocidad es beneficiosa para tareas que requieren más control y precisión.
- Eficiencia del motor mejorada: Una relación de transmisión más alta permite que el motor funcione de manera más eficiente. Esta relación de transmisión puede reducir el desgaste del motor y prolongar su vida útil.
- Personalización para tareas específicas: Esta relación de engranajes se puede integrar con un sistema de engranajes más grande, lo que permite personalizar las características de rendimiento del robot.
Vea la animación y el modelo 3D a continuación para observar ejemplos de un engranaje mucho más pequeño que impulsa un engranaje mucho más grande, en este caso de 12 y 60 dientes.
Relación de transmisión 1:5
Aumentar velocidad (alta velocidad) - Con este tipo de relación de transmisión, el objetivo es aumentar la velocidad del motor, como por ejemplo de un motor a una rueda. El engranaje impulsor tiene más dientes que el engranaje impulsado. Por ejemplo, si un motor impulsa un engranaje de 60T a un engranaje conducido de 12T en una rueda, cuando el engranaje impulsor de 60T gira una vez, el engranaje conducido de 12T gira cinco (5) veces. Esto se conoce como una relación de transmisión de 1:5. En este caso, la velocidad de salida es 5/1 veces mayor, sin embargo, la salida de par es 1/5.
Vea la animación y el modelo 3D a continuación para observar ejemplos de un engranaje mucho más grande que impulsa uno mucho más pequeño, en este caso de 60 y 12 dientes.
Tren de engranajes
Un tren de engranajes consta de una serie de engranajes que transmiten movimiento y potencia de una parte del robot a otra. Los trenes de engranajes modifican la velocidad, el par y la dirección del movimiento de rotación. Los trenes de engranajes constan de engranajes con dientes que engranan entre sí para transmitir movimiento; ejes que mantienen los engranajes en su lugar y les permiten girar; y collares de eje que ayudan a mantener todos los componentes en su lugar. Las funciones de un tren de engranajes incluyen las siguientes:
- Ajuste de velocidad: Los trenes de engranajes aumentan o disminuyen la velocidad de rotación; un engranaje impulsor más pequeño engranado con un engranaje impulsado más grande reduce la velocidad pero aumenta el torque, mientras que un engranaje impulsor más grande engranado con un engranaje impulsado más pequeño aumenta la velocidad pero reduce el torque.
Los trenes de engranajes se utilizan para hacer girar ruedas que no están conectadas a un motor, como se muestra en los dos modelos 3D que aparecen a continuación.
Notas especiales
Las relaciones de los sistemas de piñones y cadenas funcionan de la misma manera que las relaciones de engranaje. Los sistemas de piñones y cadenas tienen la ventaja de que los piñones se pueden colocar a múltiples distancias entre sí porque están conectados por una cadena. Sin embargo, los eslabones de la cadena pueden romperse con menos fuerza que la que puede romperse un diente en un engranaje de alta resistencia. Cualquier tipo de avería deberá ser reparada para que el robot funcione plenamente.
Se puede colocar cualquier cantidad de engranajes de cualquier tamaño entre el engranaje impulsor y el engranaje impulsado en una relación de transmisión simple y no cambiará la relación de transmisión. Por ejemplo, un engranaje de 12T impulsa un engranaje de 36T que impulsa un engranaje impulsado de 60T, la relación de transmisión sigue siendo 5:1, lo mismo que si el engranaje de 60T fuera impulsado directamente por el engranaje de 12T.
Velocidad
La velocidad de rotación es la rapidez con la que algo gira. Generalmente se mide en revoluciones por minuto, o RPM. Por ejemplo, el eje de un motor inteligente V5 podría girar a 100 revoluciones por minuto, o 100 RPM. La relación de transmisión puede modificar la velocidad de giro del eje de salida. En este artículo, la relación de transmisión se escribe como engranaje impulsado : engranaje impulsor.
Si se utiliza una relación de transmisión de 1:5, un engranaje motriz de 60 dientes hace girar un engranaje conducido de 12 dientes. Debido a que el engranaje accionado es más pequeño, gira 5 veces más rápido que el eje del motor. Si el eje del motor gira a 100 RPM, el engranaje conducido de 12 dientes girará a 500 RPM.
Si se utiliza una relación de transmisión de 5:1, un engranaje motriz de 12 dientes hace girar un engranaje conducido de 60 dientes. Debido a que el engranaje accionado es más grande, gira 5 veces más lento que el eje del motor. Si el eje del motor gira a 100 RPM, el engranaje conducido de 60 dientes girará a 20 RPM.
Esto ayuda a explicar por qué la relación de transmisión más rápida no siempre es la mejor opción. Un robot más rápido puede parecer mejor, pero si las ruedas o el brazo se mueven demasiado rápido, el robot puede volverse más difícil de controlar. Una relación de transmisión más lenta puede facilitar el control del movimiento y hacerlo más preciso.
Esfuerzo de torsión
El par motor es la fuerza de torsión que ayuda a girar algo, como una rueda, un engranaje o el brazo de un robot. Los motores solo pueden producir una cantidad determinada de par motor. La relación de transmisión también puede modificar la cantidad de par motor que produce el motor de salida.
Si se utiliza una relación de transmisión de 1:5, un engranaje motriz de 60 dientes hace girar un engranaje conducido de 12 dientes. Esto hace que la salida gire más rápido, pero también reduce el par de salida a 1/5 del par del motor. Por ejemplo, si el motor produce un par de 1 Nm, el par de salida será de 0,2 Nm.
Si se utiliza una relación de transmisión de 5:1, un engranaje motriz de 12 dientes hace girar un engranaje conducido de 60 dientes. Esto hace que la salida gire más despacio, pero aumenta el par de salida a 5 veces el par del motor. Por ejemplo, si el motor produce un par de 1 Nm, el par de salida será de 5 Nm.
El par motor es otra razón por la que no siempre se puede utilizar la relación de transmisión más rápida. Si un robot está diseñado para alcanzar mayor velocidad, tendrá menos par motor. Eso significa que el robot puede no empujar bien, no ser capaz de levantar un brazo o incluso no moverse de la manera que usted desea. Por ejemplo, un robot con mayor torque puede ser mejor empujando a otro robot. Un brazo robótico también puede necesitar más torque para levantar objetos del juego o mover su propio peso. En esos casos, una relación de transmisión que aumente el par motor es la mejor opción.
La velocidad y el torque de un motor inteligente V5 se pueden medir usando el Panel de control del motor
Realidad robótica
Afortunadamente, las relaciones de engranaje utilizadas con las instrucciones de construcción para el ensamblaje del V5 ClawBot son suficientes para comenzar a diseñar robots personalizados. Muchos sistemas de transmisión funcionan bien al accionar directamente los ejes de las ruedas o los piñones de las cadenas con el motor inteligente V5 con el cartucho de engranaje V5 verde de 200 RPM. Sin embargo, si una estructura en el diseño, como una torre o una entrada de piezas de juego, necesita colocarse donde se ubica un motor, se puede utilizar una transferencia de potencia utilizando ruedas dentadas y cadenas o engranajes como se explicó anteriormente. Para la mayoría de los brazos, la relación de engranaje de torque incrementada de 7:1 explicada anteriormente es suficiente impulsando el engranaje de 12T con un motor de 200 RPM y conectando un engranaje impulsado de 84T al brazo. A medida que la ventaja competitiva se vuelve más importante, encontrar el equilibrio ideal entre velocidad y torque se vuelve más importante. Esto se puede lograr utilizando un motor inteligente V5 con uno de los tres cartuchos de engranajes V5 disponibles (rojo: 100 RPM, verde: 200 RPM, azul: 600 RPM) y, si es necesario, combinando el motor con una relación de engranaje para aumentar el torque o una relación de engranaje para aumentar la velocidad.
Los engranajes y otros componentes de movimiento se pueden comprar en la tienda robótica .