A medida que los nuevos usuarios comiencen 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 ensamblable disponible. No obstante, los usuarios podrían querer que los motores muevan cosas más rápido, levanten cosas más pesadas o muevan mecanismos lejos del motor. Los engranajes, ruedas dentadas y poleas VEX IQ pueden permitir que se cumplan estos requisitos.
Engranajes | Piñones | poleas |
Relaciones salida/entrada
Cuando se habla de engranajes/piñones/poleas de plástico VEX, se utilizan algunos términos estándar:
- Conducción/Entrada: este es el engranaje/piñón/polea colocado en el eje que un motor inteligente obliga 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: 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 rotar una carga a una distancia. Por ejemplo, se necesita más torsión para rotar un brazo más largo o cuando se coloca más peso sobre el brazo. También se necesita más torsión para hacer girar una rueda de mayor diámetro o cuando una rueda mueve algo pesado. El par se mide comúnmente en la unidad métrica que combina fuerza y distancia, llamada newton-metro (Nm).
Hay dos principios que ayudarán a los usuarios a comprender cómo utilizar los engranajes, ruedas dentadas y poleas de plástico VEX:
Par aumentado: Cuando el engranaje/piñón/polea (componente) de entrada tiene un diámetro más pequeño que el componente de salida, esto aumentará el par 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 necesita tener un componente más pequeño que impulse un componente más grande en el eje del brazo.
Par de aumento de engranajes | Par de aumento de piñón | Torque de aumento de polea |
Velocidad aumentada: 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.
Velocidad de aumento de marcha | Velocidad de aumento de la rueda dentada | Velocidad de aumento de polea |
La cantidad de estas relaciones se puede calcular mediante una relación producción/entrada. Esto es:
- El número de dientes del engranaje de salida/el número de dientes del engranaje de entrada produce la relación de torsión del engranaje.
- El número de dientes de la rueda dentada de salida/el número de dientes de la rueda dentada de entrada produce la relación de torsión de la rueda dentada.
- El diámetro de la polea de salida/el diámetro de la polea de entrada produce la relación de la polea de torsión.
Relaciones de engranajes 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 )
Del cuadro de relaciones de engranajes de plástico VEX anterior debería resultar 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, éstas no tienen en cuenta la fricción ni otros factores en el sistema del robot.
Por ejemplo, podría resultar tentador crear una relación de transmisión de 1:5 para la transmisión para que el robot se mueva muy rápido (500 rpm). Hay varios factores que hacen que esto no sea práctico. En primer lugar, los engranajes de 60 dientes son más grandes que las ruedas de desplazamiento estándar de 200 mm, por lo que el engranaje mantendrá la rueda separada 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 utilizar 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 "punto óptimo" de equilibrio 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 energía
Los engranajes, ruedas dentadas y poleas de plástico VEX también se pueden utilizar para la transferencia de potencia. Esto es necesario cuando un diseño no permite que un motor inteligente impulse 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. A esto se le suele llamar proporción 1:1.
Algunos ejemplos de esto podrían incluir:
- Una transmisión puede impulsar ambas ruedas de un lado impulsando directamente una rueda con un motor inteligente y impulsando la otra rueda conectándolas con ruedas dentadas 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 cuando utilice engranajes dentro de una transmisión, 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 ruedas hará que las dos ruedas giren entre sí.
Piñones de transferencia de energía | Engranajes de transferencia de potencia |
Decidir qué componente utilizar: engranajes, ruedas dentadas o poleas
Hay una serie de factores que determinan si se utilizan engranajes o ruedas dentadas. o Se deben utilizar poleas con un diseño de robot. Algunos de estos incluyen:
engranajes: engranajes son uno de los componentes más confiables de las tres opciones. A menos que haya un espacio demasiado grande entre los soportes de los ejes de los engranajes, permitiendo que los ejes se flexionen lo suficiente como para que los dientes de los dos engranajes se separen; con los engranajes, cuando el engranaje de entrada gira, el engranaje de salida girará. Sin embargo, hay algunos inconvenientes:
- Los engranajes deben estar dispuestos a distancias fijas entre sí, de modo que los dientes de un engranaje engranen con los dientes del siguiente.
- Los engranajes deben estar alineados en línea recta entre sí. (Excepción destacada: mezclar engranajes "primarios" de 12/36/50 dientes con engranajes "secundarios" de 24/48. Los engranajes secundarios deben estar desplazados medio paso o deben usar el orificio central adicional en vigas 1x de longitud uniforme).
- Como se mencionó anteriormente, un número impar de engranajes en una línea hará que los engranajes de entrada y salida giren en la misma dirección, y un número par hará que los engranajes de entrada y salida giren en direcciones opuestas.
Mezclando engranajes "Primarios" de 12/36/60 dientes con los engranajes "Secundarios" de 24/48
Nota especial: cuando se utiliza una relación de transmisión, solo se deben considerar el tamaño del engranaje de entrada y el tamaño del último engranaje de salida. Cualquier engranaje entre esos dos engranajes solo transfiere el movimiento y su tamaño no tiene ningún efecto en la relación de transmisión.
Los engranajes de plástico VEX también tienen engranajes de corona que permitirán una conexión de 90o entre los engranajes. También hay engranajes helicoidales y diferenciales & Paquete de engranajes cónicos que lo permiten.
Engranajes de corona | Diferencial & Engranajes Cónicos | Engranajes helicoidales |
Además, los engranajes de cremallera de plástico VEX del kit adicional de engranajes permitirán el movimiento lineal.
Engranajes de cremallera |
Piñones: Piñones también son una buena opción. Sus ejes se pueden separar en cualquier cantidad de distancias de paso diferentes porque la cadena se ensambla a partir de eslabones individuales que se ensamblan a presión y que se pueden unir en longitudes personalizadas. El piñón de entrada y el piñón de salida siempre girarán en la misma dirección. La rueda dentada impulsora debe tener al menos 120o de cadena enrollada alrededor o la cadena puede saltar dientes en la rueda dentada. Las ruedas dentadas también se pueden conectar junto con Tank Tread.
Poleas: Las poleas están destinadas a cargas ligeras. Están limitados por las distancias que pueden separarse por las longitudes de las correas de caucho disponibles (30 mm. 40 mm. 50 mm. 60 mm). Al igual que las ruedas dentadas, la polea de entrada y la polea de salida giran en la misma dirección. Las correas de goma del sistema de poleas son suaves. Las correas se deslizarán si la carga que el sistema intenta mover es demasiado grande. (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, ruedas dentadas o poleas, existe 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 pellizcoAsegúrese de evitar que los dedos, la ropa, los cables y otros objetos queden atrapados entre los componentes en movimiento. |