VEX EDR sistemoje yra dviejų tipų cilindrinės pavaros: pavarų komplektas ir didelio stiprumo pavarų komplektas (žr.Kaip pasirinkti spyruoklinę pavarą). Šias pavaras galima surinkti, kad būtų galima pritaikyti galios perdavimą, padidinti sukimo momentą arba padidinti greitį. Tai galima padaryti sumontuojant dvi ar daugiau krumpliaračių ant pavaros velenų taip, kad krumpliaračių dantys susikerta. Variklis maitins vienos iš pavarų pavaros veleną.
Pavarų skaičius
Paprastiems pavarų santykiams naudojama tik viena pavara vienam kardaniniam velenui. Pavara, kuri tiekia galią arba įvestį, vadinama pavara , o pavara, kuri yra pasukama arba atsakinga už išėjimą, vadinama varoma pavara. Pavarų skaičius apskaičiuojamas pagal šią formulę:
Pavaros santykis 1:1
1:1 pavaros santykis reiškia, kad varomoji pavara daro vieną apsisukimą, kad varomoji pavara apsisuktų vienu apsisukimu. Šis perdavimo skaičius suteikia šiuos privalumus:
- Subalansuotas greitis ir sukimo momentas: Kadangi pavaros ir varomosios pavaros santykis yra lygus, abiejų pavarų greitis ar sukimo momentas nesikeičia. Šis balansas idealiai tinka tais atvejais, kai variklio našumo pakanka.
- Tiesioginis galios perdavimas: Šis perdavimo skaičius užtikrina, kad variklio sukurta galia būtų tiesiogiai perduodama varomam komponentui be jokių nuostolių.
- Supaprastintas dizainas: 1:1 pavaros santykis supaprastina mechaninį roboto dizainą, todėl projektavimo ir konstravimo procesas tampa paprastesnis.
- Nuspėjamas našumas: Kadangi įvesties ir išvesties greičiai yra vienodi, roboto veikimas yra labiau nuspėjamas. Tai gali būti naudinga atliekant užduotis, kuriose būtinas nuoseklus atlikimas arba kai užduoties laikas yra labai svarbus.
Toliau pateiktame paveikslėlyje parodytas 1:1 pavarų skaičiaus pavyzdys. Varomoji ir varomoji pavara turi tą patį dantų skaičių (60T). Variklis vieną kartą pasuka 60T varomąją pavarą, kad 60T varomoji pavara atliktų vieną apsisukimą.
Pavaros santykis 5:1
5:1 pavaros santykis reiškia, kad varomoji pavara turi apsisukti penkis apsisukimus, kad varomoji pavara apsisuktų vieną kartą. Šis perdavimo skaičius suteikia šiuos privalumus:
- Padidintas sukimo momentas: Sukimo momentas yra sukimosi jėga, kurią variklis gali paveikti roboto komponentams. Padidinus sukimo momentą, robotas gali atlaikyti sunkesnius krovinius ir atlikti užduotis, kurioms reikia daugiau jėgos, pavyzdžiui, kelti ir stumti daiktus. Varomoji pavara turi mažiau dantų nei varomoji pavara, todėl sukimo momentas yra 5 kartus didesnis, o greitis yra tik 1/5.
- Sumažintas greitis: Didinant sukimo momentą, sumažėja varomos pavaros greitis. Sumažinti greitį naudinga atliekant užduotis, kurioms reikia daugiau kontrolės ir tikslumo.
- Pagerintas variklio efektyvumas: Didesnis pavaros santykis leidžia varikliui veikti efektyviau. Šis perdavimo skaičius gali sumažinti variklio susidėvėjimą ir pailginti variklio tarnavimo laiką.
- Pritaikymas konkrečioms užduotims: Šis perdavimo skaičius gali būti integruotas su didesne pavarų sistema, leidžiančia pritaikyti roboto veikimo charakteristikas.
1:5 pavaros santykis
Padidinti greitį (didelis greitis) – naudojant šio tipo pavarų skaičių, siekiama padidinti variklio greitį, pvz., nuo variklio iki rato. Varomoji pavara turi daugiau dantų nei varomoji pavara. Pavyzdžiui, jei variklis sukasi 60T pavarą į varomą 12T pavarą ant rato,, kai 60T pavara sukasi vieną kartą, 12T varomoji pavara sukasi penkis (5) kartus. Tai žinoma kaip 1:5 pavaros santykis. Šiuo atveju greitis yra 5/1 karto didesnis, tačiau sukimo momentas yra 1/5.
Naršykite toliau pateiktą grafiką, kad pamatytumėte kiekvieną 1:5 pavaros santykio kampą.
Pavarų traukinys
pavarų traukinys susideda iš kelių pavarų, kurios perduoda judesį ir galią iš vienos roboto dalies į kitą. Pavarų traukiniai keičia greitį, sukimo momentą ir sukimosi judėjimo kryptį. Pavarų traukiniai susideda iš krumpliaračių su dantimis, kurie susilieja, kad perduoda judesį; velenai, laikantys krumpliaračius ir leidžiantys joms suktis; ir veleno antkakliai, padedantys išlaikyti visus komponentus vietoje. Pavarų traukinio funkcijos apima šias:
- Greičio reguliavimas: Pavaros padidina arba sumažina sukimosi greitį; mažesnė varomoji pavara, sujungta su didesne pavara, sumažina greitį, bet padidina sukimo momentą, o didesnė varomoji pavara, sujungta su mažesne pavara, padidina greitį, bet sumažina sukimo momentą.
Pavarų traukiniai naudojami ratams, kurie nėra prijungti prie variklio, pasukti.
Specialios pastabos
Žvaigždžių ir grandinių sistemų santykis veikia taip pat, kaip ir pavarų skaičius. Žvaigždučių ir grandinių sistemų pranašumas yra tas, kad žvaigždutes galima išdėstyti keliais atstumais, nes jos yra sujungtos grandine. Tačiau grandinės jungtys gali nutrūkti naudojant mažesnę jėgą, nei gali nutrūkti dantis ant didelio stiprumo pavaros. Kad robotas veiktų visiškai, bet kurį gedimą reikės pataisyti.
Bet koks bet kokio dydžio pavarų skaičius gali būti dedamas tarp varančiosios ir varomos pavaros, naudojant paprastą pavarų skaičių, ir tai nepakeis perdavimo skaičiaus. Pavyzdžiui, 12T pavara varo 36T pavarą, kuri varo 60T pavarą, pavaros santykis vis dar yra 5:1, toks pat, kaip jei 60T pavara būtų varoma tiesiogiai 12T pavara.
Greitis
Sukimosi greitis yra tai, kaip greitai sukasi objektas. Pavyzdžiui, V5 Smart Motor veleno lizdas gali suktis 100 apsisukimų per minutę arba 100 aps./min. Kaip paaiškinta aukščiau, jei naudojamas 5:1 pavarų santykis, variklio velenu sukasi 60 dantų pavara, o tada ji sukasi 12 dantų pavarą, 12 dantų krumpliaratis suksis 5 kartus greičiau. Naudojant aukščiau pateiktą pavyzdį, 12 dantų krumpliaratis suksis 500 aps./min., palyginti su variklio veleno 100 aps./min. Jei naudojamas 1:5 pavarų santykis, variklio velenu sukasi 12 dantų varomoji pavara, o tada ji sukasi 60 dantų pavarą, 60 dantų pavara suksis 1/5 taip pat greitai. Dar kartą naudojant aukščiau pateiktą pavyzdį, 60 dantų krumpliaratis suksis 20 aps./min., palyginti su variklio veleno 100 aps./min.
Taigi kodėl gi ne visada būtų naudojamas greičiausias pavaros santykis? Atrodytų, kuo greičiau robotas galėtų judėti, tuo jis bus konkurencingesnis. Pirmoji priežastis yra ta, kad yra didesnis greitis, kuriuo galima valdyti roboto funkcijas. Keletas pavyzdžių, jei funkcija yra robotas, važiuojantis aplinkui, jei ratai sukasi per greitai, gali būti labai sunku valdyti. Jei funkcija yra aukštyn ir žemyn besisukanti ranka, jei ji sukasi per greitai, ją taip pat gali būti sunku valdyti.
Sukimo momentas
Sukimo momentas yra jėgos dydis, reikalingas kroviniui pasukti per atstumą. Varikliai turi ribotą sukimo momentą. Pavyzdžiui, jei V5 Smart variklis sukuria 1 Nm (niutonmetrų) sukimo momentą, kai naudojamas 5:1 pavaros santykis, varoma 12 dantų pavara išves ⅕ variklio sukimo momento įvestį, išėjimas bus 0,2 Nm, o su 1:5 pavaros santykis, 60 dantų krumpliaratis išves 5 kartus didesnį variklio sukimo momentą, išėjimas bus 5 Nm.
Sukimo momentas yra antra priežastis, dėl kurios kuriant robotą ne visada galima naudoti didžiausią įmanomą pavaros santykį. Gali būti, kad naudojant padidintą greičio pavaros santykį, kad roboto ratai būtų varomi greičiau, pavaros santykis gali viršyti turimą variklio sukimo momentą ir robotas nejudės taip greitai arba išvis nejudės. Taip pat gali būti, kad sąveikaujant dviem robotams, kurių konstrukcija yra beveik vienoda, robotas su mažesnio perdavimo koeficiento pavara greičiausiai galės stumti robotą su didesniu perdavimo koeficientu, nes mažesnio perdavimo skaičiaus robotas turės didesnį sukimo momentą. Kitas pavyzdys: svirtis gali nesisukti, net jei ji yra tiesiogiai pritvirtinta prie veleno, kuris yra įdėtas į variklį, nes sukant ją gali viršyti turimą variklio sukimo momentą. Tokiu atveju reikia naudoti padidintą sukimo momento perdavimo santykį, kad padidėtų variklio sukimo momentas ir viršytų sukimo momentą, kurio reikia svirties pasukimui.
V5 Smart Motor greitį ir sukimo momentą galima išmatuoti naudojant variklio prietaisų skydelį
Robotų realybė
Laimei, V5 ClawBot surinkimo instrukcijose naudojamų pavarų skaičių pakanka, kad būtų galima pradėti kurti pasirinktinius robotus. Daugelis transmisijų gerai veikia tiesiogiai varydami ratų velenus arba vikšrinius žvaigždutes su V5 Smart varikliu su žalia 200 aps./min. V5 pavarų kasete. Tačiau jei konstrukcijos konstrukciją, pvz., bokštą ar žaidimo elementų įleidimo angą, reikia pastatyti ten, kur yra variklis, galios perdavimas naudojant žvaigždutes ir grandinę arba krumpliaračius, kaip paaiškinta aukščiau. Daugeliui ginklų pakanka 7:1 padidinto sukimo momento pavaros santykio, kaip paaiškinta aukščiau, varant 12T pavarą su 200 aps./min. varikliu ir prie svirties pritvirtinant 84T varomą pavarą. Konkurenciniam pranašumui tampant vis svarbesniam, vis svarbesnis tampa „saldžios vietos“ pusiausvyros tarp greičio ir sukimo momento nustatymas. Tai galima padaryti naudojant V5 išmanųjį variklį su viena iš trijų galimų V5 pavarų kasečių (raudona: 100 aps./min., žalia: 200 aps./min., mėlyna: 600 aps./min.) ir, jei reikia, sujungiant variklį su pavaros koeficientu, kad padidėtų sukimo momentas arba pavaros santykį, kad padidintumėte greitį.
Pavarų ir kitos judesio įrangos galima įsigyti adresu https://www.vexrobotics.com/vexedr/products/motion.