Uso de relaciones de transmisión con el motor V5

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 transferir potencia, aumentar el par o aumentar la velocidad. Esto se puede hacer ensamblando dos o más engranajes en ejes de transmisión de modo que sus dientes engranen. Un motor impulsará uno de los ejes de transmisión de los engranajes.

Relaciones de engranajes simples

Las relaciones de transmisión simples utilizan solo un engranaje por eje de transmisión y se pueden usar para transferir potencia, aumentar el par o aumentar la velocidad. El engranaje que proporciona la potencia o la entrada se llama engranaje impulsor y el engranaje que se gira o se genera se llama engranaje conducido.

Transferencia de potencia : con este tipo de relación de transmisión, el objetivo es transferir la potencia de un lugar a otro, como por ejemplo de un motor a una rueda que no está conectada directamente al motor. El engranaje impulsor y el engranaje conducido tienen el mismo número de dientes. Por ejemplo, el motor impulsa un engranaje de 60 dientes (60T) a un engranaje de 60T impulsado en una rueda. El motor hace girar el engranaje impulsor de 60T una vez y gira el engranaje impulsado de 60T en la rueda una vez. Esto se conoce como proporción 1:1.

Aumentar par (baja velocidad)- Con este tipo de relación de transmisión, el objetivo es aumentar el par del motor, como por ejemplo de un motor a un brazo. El engranaje impulsor tiene menos dientes que el engranaje conducido. Por ejemplo, si un motor impulsa un engranaje de 12T a un engranaje impulsado de 60T en un brazo, el engranaje impulsor de 12T tiene que girar 5 veces para girar el engranaje impulsado de 60T una vez. Esto se conoce como proporción 5:1. La salida de par es 5 veces mayor, sin embargo, la salida de velocidad es sólo 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 conducido. Por ejemplo, si un motor impulsa un engranaje de 60T a un engranaje impulsado de 12T en una rueda,cuando el engranaje impulsor de 60T gira una vez, el engranaje impulsado de 12T gira cinco (5) veces. Esto se conoce como relación de transmisión 1:5. En este caso, la salida de velocidad es 5/1 veces mayor, sin embargo, la salida de par es 1/5.

Notas especiales

Las relaciones para los sistemas de piñones y cadenas funcionan de la misma manera que las relaciones de transmisión. Los sistemas de piñones y cadenas tienen la ventaja de que los piñones se pueden colocar a múltiples distancias porque están conectados por una cadena. Sin embargo, los eslabones de la cadena pueden romperse con menos fuerza que la que puede romper un diente en un engranaje de alta resistencia. Cualquier tipo de rotura deberá repararse para que el robot sea completamente funcional.

Se puede colocar cualquier número de engranajes de cualquier tamaño entre el engranaje impulsor y el engranaje conducido 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 gira un objeto. Por ejemplo, el casquillo del eje de un motor inteligente V5 podría girar a 100 revoluciones por minuto o 100 RPM. Como se explicó anteriormente, si se utiliza una relación de engranajes de 5:1, el eje del motor hace girar un engranaje impulsor de 60 dientes y luego hace girar un engranaje impulsado de 12 dientes, el engranaje de 12 dientes girará a una velocidad 5 veces más rápida. Usando el ejemplo anterior, el engranaje de 12 dientes girará a 500 RPM en comparación con las 100 RPM del eje del motor. Si se utiliza una relación de engranajes de 1:5, el eje del motor hace girar un engranaje impulsor de 12 dientes y luego hace girar un engranaje impulsado de 60 dientes, el engranaje de 60 dientes girará a una velocidad 1/5 más rápida. Usando nuevamente el ejemplo anterior, el engranaje de 60 dientes girará a 20 RPM en comparación con las 100 RPM del eje del motor. 

Entonces, ¿por qué no siempre se utiliza la relación de transmisión más rápida posible? Parecería que cuanto más rápido pudiera moverse un robot, más competitivo sería. La primera razón es que existe una velocidad superior a la que se pueden controlar las funciones de un robot. Por poner un par de ejemplos, si la función es que el robot esté conduciendo, si las ruedas giran demasiado rápido puede ser muy difícil de controlar. Si la función es un brazo que gira hacia arriba y hacia abajo, si gira demasiado rápido, también puede resultar difícil de controlar.

Esfuerzo de torsión

El par es la cantidad de fuerza necesaria para hacer girar una carga a una distancia. Los motores tienen una cantidad limitada de torque. Por ejemplo, si un motor V5 Smart produce 1 Nm (Newton metros) de par, cuando se utiliza una relación de transmisión de 5:1, el engranaje impulsado de 12 dientes generará ⅕ de la entrada de par del motor, la salida será de 0,2 Nm y con el Relación de engranaje 1:5, el engranaje de 60 dientes generará 5 veces el torque de entrada del motor, la salida será de 5 Nm. 

El par es la segunda razón por la que no siempre se puede utilizar la relación de transmisión más rápida posible al diseñar un robot. Es posible que cuando se utiliza una relación de transmisión de mayor velocidad para impulsar las ruedas de un robot más rápido, la relación de transmisión exceda el par disponible del motor y el robot no se mueva tan rápido o no se mueva en absoluto. También es posible que si interactúan dos robots que tienen casi el mismo diseño, el robot con una transmisión con una relación de transmisión más baja probablemente pueda empujar al robot con una transmisión con una relación de transmisión más alta porque el robot con una relación de transmisión más baja tendrá más torque. Otro ejemplo es que es posible que un brazo no gire incluso si está conectado directamente a un eje que se inserta en un motor porque su rotación puede exceder el par disponible del motor. En este caso, es necesario utilizar una relación de transmisión de par aumentada para aumentar la salida del par del motor y exceder la cantidad de par que se requiere para girar el brazo.

La velocidad y el par de un motor inteligente V5 se pueden medir utilizando el panel del motor

Realidad robótica

Afortunadamente, las relaciones de transmisión utilizadas en las instrucciones de construcción para el ensamblaje del V5 ClawBot son suficientes para comenzar a diseñar robots personalizados. Muchas transmisiones funcionan bien accionando directamente los ejes de las ruedas o las ruedas dentadas con el motor inteligente V5 con el cartucho de engranajes V5 verde de 200 RPM. Sin embargo, si es necesario colocar una estructura en el diseño, como una torre o una entrada de pieza de juego, donde se encuentra 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 transmisión de torsión de aumento de 7:1 explicada anteriormente es suficiente accionando 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, se vuelve más importante encontrar el “punto óptimo” de equilibrio entre velocidad y torque. Esto se puede lograr usando 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 engranajes para aumentar el torque o una relación de transmisión para aumentar la velocidad.

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