Izpratne par V5 mehāniskajām palaišanas sistēmām

Visizplatītākais objektu palaišanas veids ar V5 robotu ir griežot riteni lielā ātrumā un pēc tam ievadot objektu ritenī. Šajā dokumentā ir izskaidrota atbilstošā rotējošās sistēmas fizika, kas notiek, kad objekts tiek palaists, un kā jūs varat pielāgot sistēmu, lai labāk palaistu objektus.

Fizika aiz griežamiem objektiem

Rotācijas enerģija, griešanās objektā esošās enerģijas mērīšana, tiek definēta ar vienādojumu:

ERotācijas = 1/2 Iw2

  • I apzīmē rotācijas inerci (sauktu arī par "inerces momentu" vai "MOI"), kas ir mērīšana, cik grūti ir pagriezt objektu.
  • w ir ātrums, ar kādu objekts griežas.

Tas nozīmē, ka mēs varam mainīt divus mainīgos lielumus — vai nu mūsu sistēmas rotācijas inerci (I) vai ātrumu, ar kādu tā griežas (w), lai mainītu rotācijas enerģiju mūsu palaišanas sistēmā.

Tātad, kāpēc mums rūp mūsu palaišanas ierīces rotācijas enerģija? Enerģijas nezūdamības likums nosaka, ka enerģija netiek ne radīta, ne iznīcināta, bet tikai nodota. Tas nozīmē, ka palaišanas sistēma nodos daļu no savas rotācijas enerģijas objektam, kuru mēs palaižam, un šī enerģija liek objektam palaist pa gaisu!

Objektam, kas kustas virzienā, ir lineāra enerģija, ko nosaka vienādojums:

ELineārs =1/2 mv2

  • m apzīmē objekta masu
  • v ir objekta ātrums

Tas nozīmē, ka objektam, kas palaists ar noteiktu ātrumu, ir noteikts enerģijas daudzums. Šī vērtība ir fiksēta noteiktam ātrumam, bet enerģija mūsu palaišanas ierīcē nav. Enerģija mūsu palaišanas ierīcē tūlīt pēc palaišanas būs mazāka nekā tieši iepriekš, jo enerģija tiek pārnesta uz palaito objektu. Mainot enerģiju mūsu palaišanas sistēmā pirms palaišanas, mēs varam mainīt palaistajam objektam nodotās enerģijas proporciju, tādējādi ietekmējot gan to, cik labi palaišanas iekārta palaiž objektu, gan to, cik tā ir sagatavota nākamā objekta palaišanai.

Kas ir spararats?

Kā minēts iepriekš, viens no veidiem, kā mēs varam mainīt mūsu palaišanas ierīces rotācijas enerģiju, ir mainīt sistēmas rotācijas inerci. Ir svarīgi zināt divas lietas: pirmkārt, katram objektam ir noteikta rotācijas inerces vērtība ap rotācijas asi, un, otrkārt, visu sistēmas daļu rotācijas inerce tiek summēta, lai izveidotu sistēmas rotācijas inerci. Objekts, ko izmanto, lai palielinātu sistēmas rotācijas inerci, ir pazīstams kā spararats, un ir jauns VEX V5 spararata svars , lai to paveiktu tieši V5 ekosistēmā.

Spararata ietekme uz sistēmas veiktspēju

Lielākais, kas jāsaprot, ir tas, kā dažādi sistēmas inerces momenti ietekmē tās darbību.

Ja palielināsim inerces momentu, palielināsies rotācijas enerģija (kā parādīts pirmajā vienādojumā). Ja sistēmā ir vairāk enerģijas ar noteiktu ātrumu, būs nepieciešams vairāk laika, lai iegūtu enerģiju sistēmā, tāpēc griešanās laiks palielināsies. Ja ir lielāks MOI, RPM kritums pēc palaišanas samazināsies un objekts parasti tiks palaists tālāk. Samazinoties inerces momentam, mēs iegūstam visus pretējos efektus: samazināsies rotācijas enerģija un griešanās laiks, palielināsies RPM kritums un samazināsies gan objektam nodotā ​​enerģija, gan tas, cik tālu objekts aizies.

Augstāks MOI Zemāks MOI
Lielāks strāvas patēriņš sākotnējās griešanās laikā Sākotnējā griešanās laikā zemāks strāvas patēriņš
Nepieciešams mazāks ātrums, lai palaistu objektu vajadzīgajā attālumā Nepieciešams lielāks ātrums, lai palaistu objektu vēlamajā attālumā
Mazāks ātruma kritums, palaižot objektu (mazāks laiks starp palaišanu) Lielāks ātruma kritums, kad objekts tiek palaists (vairāk laika starp palaišanu)

Kā lietot V5 spararata svaru

276-8794-Anno2.png

V5 spararata svaru var uzstādīt divos dažādos veidos. Pirmkārt, standarta ½ collu kvadrātveida montāžas modelis ļauj spararatu uzstādīt  48T, 60T, 72T un 84T augstas stiprības zobratiem. Otrkārt, standarta 1,875 collu sešstūra stiprinājuma modelis ļauj uzstādīt spararatu pie versahub, ko var piestiprināt pie augstas stiprības vārpstas ar versahub adapteri. Attēlā pa kreisi ir redzami stiprinājuma caurumi uz V5 spararata svara. Sarkanie caurumi atbilst standarta kvadrātveida montāžas modelim, un zilie caurumi atbilst versahub sešstūra rakstam.

Assembly1.png

Piemērs, kurā parādīts V5 spararata svara stiprinājuma piemērs Nr. 1.

Assembly2.png

Piemērs, kurā parādīts V5 spararata svara montāžas piemērs Nr. 2.

Tāpat kā visam, kas tiek ražots, visām detaļām ir pielaide to konstrukcijā, jo ražošanas procesā ir nelielas, neizbēgamas neprecizitātes. V5 spararata svars nav izņēmums no šī noteikuma, un ir iespējama neliela asimetrija spararatā, kas izraisa vibrāciju. Vibrācija jūsu robotā var atskrūvēt skrūves, padarīt palaišanas ierīci neprecīzu vai pat sabojāt robota sastāvdaļas. Ir divi veidi, kā ar to cīnīties. Pirmkārt, ja tiek izmantots vairāk nekā viens spararats, spararatus var pagriezt viens pret otru tā, lai tie novērstu viens otra asimetrisko līdzsvaru. Otrkārt, ja tiek izmantots tikai viens spararats, neizmantotā montāžas atverē var ievietot skrūvi, lai neitralizētu asimetrisko līdzsvaru. Abos gadījumos ir ieteicams izmantot izmēģinājumu un kļūdu procesu, lai noskaidrotu, kura konfigurācija ir vislabākā.

Gultnis vai bukse: kurš jums ir nepieciešams?

Ieviešot augstas stiprības vārpstas lodīšu gultni, VEX lietotājiem tagad ir pieejami divi dažādi veidi, kā atbalstīt rotācijas sistēmas savos robotos. Daļa, kas pazīstama kā “gultņu plakana”, rūpniecībā faktiski ir pazīstama kā bukse, jo tai nav kustīgu daļu. Gan gultņi, gan bukses darbojas, samazinot berzi starp rotējošo vārpstu un fiksēto balstu. Bukses — “plakanais gultnis” vai “augstas stiprības vārpstas gultnis” VEX (šajā dokumentā apzīmētas kā bukses) – nodrošina gludu, apaļu virsmu, ar kuru vārpsta var saskarties. Savukārt gultņos ir daudz mazu lodīšu, kas ripo, vārpstai griežoties. Neskatoties uz berzes samazināšanos, ne gultņi, ne bukses to pilnībā nenovērš. To atšķirīgo konstrukciju un pāris citu faktoru dēļ gultņiem un buksēm ir dažādas stiprās, vājās puses un lietošanas gadījumi.

 

Stiprās puses Vājās puses
Gultnis
  • Samazināta berze attiecībā pret buksi
  • Spēj uzņemt lielāku slodzi
  • Izturīgāks
  • Var darīt lietas, ko nevar izdarīt bukse
  • Labi darbojas lielā ātrumā
  • Dārgāks
  • Smagāks
  • Grūtāk uzstādīt
Bukse
  • Viegli izmantot
  • Lētāks
  • Šķiltavas
  • Piemērots lielākajai daļai lietojumu
  • Vājāks
  • Nav labi lielā ātrumā

Ja mēs skatāmies uz griešanās mehānismu tā enerģijas kontekstā, kā mēs to darījām iepriekš šajā rokasgrāmatā, gultņi vai bukses berzes dēļ pastāvīgi “izplūst” no sistēmas siltuma veidā. Tomēr ātrums, kādā viņi to dara, ir atšķirīgs. Bukses zaudē enerģiju no sistēmas ātrāk nekā lodīšu gultņi, un trieciens ir ievērojams.

mceclip0.png

Mēs veicām virkni testu ar palaišanas ierīci, vispirms izmantojot bukses un pēc tam gultņus. Abās versijās palaišanas iekārtai bija 2 gultņi/bukses ar 600 apgr./min un 2 gultņi/bukses ar ātrumu 3600 apgr./min, izmantojot divus V5 Smart Motors ar zilām kasetnēm. Atšķirība starp gultņiem un buksēm bija ievērojama. Šis ir motora ātruma grafiks normālas griešanās laikā.

Gultņi sasniedza ievērojami lielāku stabilu maksimālo ātrumu un paātrinājās ātrāk nekā bukses. Enerģijas kontekstā tas nozīmē, ka sistēma ar gultņiem spēja noturēt sistēmā vairāk enerģijas un palaist savu objektu tālāk un ātrāk nekā sistēma ar buksēm. Efektivitātes atšķirība bija aptuveni 8%, ar starpību 300 apgr./min pie pārnesumkārbas jaudas.

mceclip1.png

Izmantojot to pašu iestatījumu, mēs izmērījām viena motora strāvas patēriņu parastās palaišanas iekārtas pagriešanas laikā. Tāpat kā iepriekšējā testā, mēs veicām vienu testu ar buksēm un otru ar gultņiem, ar citādi identisku uzstādījumu. Strāvas padeves atšķirība bija ievērojama, jo uz bukses balstīta palaišanas ierīce patērē vairāk nekā divas reizes strāvu nekā uz gultņa bāzes palaišanas iekārta. Šis ir pašreizējās izlozes grafiks laika gaitā.

mceclip3.png

Visbeidzot, lai parādītu spararatu ietekmi, kas tika apspriesta šajā rakstā, mēs veicām testu, lai izsekotu viena dzinēja apgriezieniem, vienlaikus palaižot 3 diskus. Vienam testam nebija spararatu, bet otram bija divi. Šis ir grafiks:

Šajā diagrammā mēs varam redzēt dažas svarīgas lietas:

  • Apgriezienu skaita kritums — starpība starp mērķa apgriezieniem minūtē (600) un lēnāko apgriezienu skaitu uzreiz pēc šāviena — tika ievērojami samazināts testā ar 2 spararatiem. Testos ar 0 spararatiem kritums bija ~150 apgr./min., savukārt testā ar 2 spararatiem bija ~75 apgr./min.
  • Atkopšanas laiks — laiks, kas nepieciešams palaišanas iekārtai, lai atgrieztos pie mērķa apgriezieniem minūtē (600) — tika ievērojami samazināts testā ar 2 spararatiem. Tas ir loģiski, jo mazāka kopējās enerģijas daļa tiek pārnesta uz palaito disku, kā minēts iepriekš rakstā.
  • Kopējais palaišanas laiks tika samazināts par ~ 40% vienam šāvienam un kopumā testam ar 2 spararatiem.

Secinājumi

  • Visvieglāk ir domāt par palaišanas ierīcēm to rotācijas enerģijas ziņā un palaišanu kā šīs rotācijas enerģijas pārnesi uz palaito objektu.
  • Spararati ļauj palielināt palaišanas ierīces rotācijas enerģiju, ļaujot palaist objektus tālāk. Jaunais V5 spararata svars paver iespējas spararatiem izmantot VRC un V5 ekosistēmā.
  • V5 spararata atsvari var būt jāpiestiprina viens pret otru, lai samazinātu asimetrisko līdzsvaru, kas rodas ražošanas procesā.
  • Gultņi un bukses “izplūst” no jūsu palaišanas ierīces, izmantojot siltumu no berzes. Izmantojot jaunos augstas stiprības gultņus, nevis tradicionālos gultņu plakanos (bukses), varat sasniegt lielāku palaišanas ierīces maksimālo ātrumu un samazināt palaišanas iekārtas motoru ilgstošu strāvas patēriņu. Tas palielina enerģiju jūsu palaišanas sistēmā, vienlaikus uzturot motorus vēsākus.

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

Last Updated: