Áttételi arányok használata a V5-ös motorral

A VEX EDR rendszer kétféle homlokkerekes fogaskereket tartalmaz, a Gear Kit és a High Strength Gear Kit (kérjük, lásd:Hogyan válasszunk homlokkereket). Ezek a fogaskerekek összeszerelhetők az erőátvitelhez, a nyomaték növeléséhez vagy a sebesség növeléséhez. Ezt úgy lehet megtenni, hogy két vagy több fogaskereket összeszerelnek a hajtótengelyekre úgy, hogy fogaik egymásba kerüljenek. Egy motor hajtja meg az egyik fogaskerekes hajtótengelyt.

Egyszerű áttételi arányok

Az egyszerű áttételek hajtótengelyenként csak egy fokozatot használnak, és használhatók erőátvitelre, nyomaték növelésére vagy sebesség növelésére. Az erőt vagy bemenetet biztosító sebességfokozatot hajtófokozatnak, a forgatott vagy kilépő sebességfokozatot hajtott fogaskerekesnek nevezzük.

Erőátvitel – Az ilyen típusú áttétellel a cél az erőátvitel egyik helyről a másikra, pl. motorról olyan kerékre, amely nincs közvetlenül a motorhoz csatlakoztatva. A hajtó és a hajtott fogaskerék azonos számú fogakkal rendelkezik.Például a motor egy 60 fogas fogaskereket (60T) egy keréken lévő 60T fogaskerekesre hajt. A motor egyszer forgatja a 60T hajtó fogaskereket, és egyszer forgatja el a 60T hajtott fogaskereket a keréken. Ezt 1:1 aránynak nevezik.

Nyomaték növelése (alacsony sebesség) – Az ilyen típusú áttétellel a cél a motor nyomatékának növelése mint például a motorból a karba. A hajtóműnek kevesebb foga van, mint a hajtott fogaskeréknek. Például, ha egy motor egy 12T-s fogaskereket hajt egy hajtott 60T-s fogaskerekesre egy karon, akkor a 12T-s hajtóműnek 5-ször kell forognia ahhoz, hogy egyszer elfordítsa a 60T-s hajtóművet. Ezt 5:1 aránynak nevezik. A kimenő nyomaték 5-szöröse, a fordulatszám azonban csak 1/5.

Sebesség növelése (nagy sebesség) – Az ilyen típusú áttétellel a cél a motor sebességének növelése, mint például a motortól a kerékig. A hajtóműnek több foga van, mint a hajtott fogaskeréknek. Például, ha egy motor egy 60T-s fogaskereket hajt egy hajtott 12T-s fogaskerékre egy keréken, , ha a 60T-s hajtómű egyszer fordul, a 12T-s hajtott fogaskerék ötször (5) fordul el . Ezt 1:5-ös áttételnek nevezik. Ebben az esetben a fordulatszám 5/1-szerese, a nyomatékkimenet azonban 1/5.

Különleges megjegyzések

A lánckerekes és láncos rendszerek áttételei ugyanúgy működnek, mint az áttételek. A lánckerék- és láncrendszerek előnye, hogy a lánckerekek több távolságra is elhelyezhetők egymástól, mivel lánc köti össze őket.A láncszemek azonban kisebb erővel törhetnek el, mint a fogak egy High Strength Gear esetén. Bármelyik típusú törést meg kell javítani, hogy a robot teljesen működőképes legyen.

A hajtó és a hajtott fogaskerék közé tetszőleges számú áttétel helyezhető egyszerű áttétellel, és ez nem változtatja meg az áttételt. Például egy 12T fogaskerekes egy 36T fogaskereket hajt meg, amely egy 60T-s hajtóművet hajt meg, az áttétel továbbra is 5:1, ugyanaz, mintha a 60T fogaskereket közvetlenül a 12T fogaskerék hajtaná.

Sebesség

A forgási sebesség az, hogy egy tárgy milyen gyorsan forog. Például egy V5 Smart Motor tengelyfoglalata percenként 100 fordulattal vagy 100 ford./perc sebességgel foroghat. Ahogy fentebb kifejtettük, ha 5:1-es áttételt használunk, egy 60 fogú hajtóművet a motor tengelye forgat, majd egy 12 fogas fogaskereket forgat, a 12 fogas fogaskerék 5-ször gyorsabban fog forogni. A fenti példát használva a 12 fogas fogaskerék ekkor 500 ford./perc sebességgel forog a motor tengelyének 100 ford./percéhez képest. Ha 1:5-ös áttételt használunk, egy 12 fogú hajtóművet a motor tengelye forgat, majd egy 60 fogas hajtóművet forgat, a 60 fogas hajtómű 1/5 sebességgel fog forogni. A fenti példát ismét használva a 60 fogas fogaskerék 20 ford./perc sebességgel fog forogni, szemben a motor tengelyének 100 ford./percével.

Tehát miért ne használnák mindig a lehető leggyorsabb áttételt? Úgy tűnik, minél gyorsabban tud mozogni egy robot, annál versenyképesebb lesz. Az első ok az, hogy van egy felső sebesség, amellyel a robot funkciói vezérelhetők. Néhány példa, ha a funkció a körbefutó robot, ha a kerekek túl gyorsan pörögnek, akkor nagyon nehéz lehet irányítani. Ha a funkció egy fel-le forgó kar, ha túl gyorsan forog, akkor is nehéz lehet irányítani.

Nyomaték

A nyomaték az az erő, amely a terhelés távoli elforgatásához szükséges. A motorok nyomatéka korlátozott. Például, ha egy V5 Smart motor 1 Nm (Newtonméter) nyomatékot produkál, és 5:1-es áttétellel a hajtott 12 fogas fogaskerék ⅕ a motor nyomaték bemenetét adja ki, a kimenet 0,2 Nm lesz, és a 1:5 áttétel, a 60 fogas fogaskerék a motor bemeneti nyomatékának 5-szörösét adja le, a kimenet 5 Nm lesz.

A nyomaték a második ok, amiért a lehető leggyorsabb áttételt nem mindig lehet használni egy robot tervezésekor. Előfordulhat, hogy ha egy sebességnövelő áttétellel gyorsabban hajtják a robot kerekeit, az áttétel meghaladhatja a motor által elérhető nyomatékot, és a robot nem fog olyan gyorsan mozogni, vagy egyáltalán nem mozog. Az is lehetséges, hogy ha két, közel azonos kialakítású robot kölcsönhatásba lép, az alacsonyabb áttételű hajtáslánccal rendelkező robot valószínűleg meg tudja tolni a nagyobb áttételű hajtásláncú robotot, mert az alacsonyabb áttételű robot nagyobb nyomatékkal rendelkezik. Egy másik példa az, hogy egy kar akkor sem foroghat, ha közvetlenül a motorba helyezett tengelyhez van rögzítve, mert elforgatása meghaladhatja a motor rendelkezésre álló nyomatékát. Ebben az esetben növelni kell a nyomatékáttételt a motor nyomatékának növeléséhez és a kar forgatásához szükséges nyomaték túllépéséhez.

A V5 Smart Motor sebessége és nyomatéka a Motor Dashboard segítségével mérhető

Robot valóság

Szerencsére a V5 ClawBot összeszerelési útmutatójában használt áttételek elegendőek az egyedi robotok tervezésének megkezdéséhez. Sok hajtáslánc úgy működik jól, hogy közvetlenül hajtja a kerekek tengelyét vagy a lánckerék tengelyét a V5 Smart Motorral és a zöld 200 RPM V5 hajtóműpatronnal. Ha azonban a kialakításban egy szerkezetet, például tornyot vagy játékdarab-bemenetet kell elhelyezni ott, ahol a motor található, akkor a fent leírt módon lánckerekek és láncok vagy fogaskerekek segítségével történő erőátvitel használható. A legtöbb kar esetében elegendő a fent ismertetett 7:1-es forgatónyomaték-áttételi arány, ha a 12T fogaskereket 200 ford./perc sebességű motorral hajtják, és egy 84T hajtott fogaskereket a karhoz csatlakoztatnak. Ahogy a versenyelőny egyre fontosabbá válik, egyre fontosabbá válik a sebesség és a nyomaték közötti „sweet spot” egyensúly megtalálása. Ezt úgy érheti el, hogy V5 Smart Motort használ a három elérhető V5 hajtóműpatron egyikével (piros: 100 ford./perc, zöld: 200 ford./perc, kék: 600 ford./perc), és ha szükséges, a motort áttétellel kombinálja a nyomaték vagy a nyomaték növelése érdekében. áttételi arány a sebesség növelésére.

A fogaskerekek és egyéb mozgatható hardverek a következő címen vásárolhatók meg: https://www.vexrobotics.com/vexedr/products/motion.

For more information, help, and tips, check out the many resources at VEX Professional Development Plus