VEX EDR sistēmai ir divu veidu cilindriskie zobrati, zobratu komplekts un augstas stiprības zobratu komplekts (lūdzu, skatiet sadaļuKā izvēlēties cilindrisko pārnesumu). Šos pārnesumus var salikt, lai pielāgotu jaudas pārvadi, palielinātu griezes momentu vai palielinātu ātrumu. To var izdarīt, saliekot divus vai vairākus zobratus kopā uz piedziņas vārpstām tā, lai zobratu zobi saskartos. Motors darbinās viena no zobratu piedziņas vārpstu.
Pārnesumu attiecības
Vienkāršas pārnesumu attiecības izmanto tikai vienu pārnesumu uz vienu piedziņas vārpstu. Pārnesumu, kas nodrošina jaudu vai ievadi, sauc par piedziņas pārnesumu , un pārnesumu, kas tiek pagriezts vai atbild par izvadi, sauc par piedziņas pārnesumu. Pārnesuma attiecību aprēķina, izmantojot šādu formulu:
Noskatieties tālāk redzamo animāciju, lai redzētu vienāda izmērapiedziņas zobrata un piedziņas zobrata piemēru, šajā gadījumā 60 zobrati un 60 zobrati.
1:1 pārnesumu attiecība
Pārnesumu attiecība 1: nozīmē, ka piedziņas pārnesums veic vienu apgriezienu, lai piedziņas pārnesums veiktu vienu apgriezienu. Šis pārnesuma koeficients nodrošina šādas priekšrocības:
- Līdzsvarots ātrums un griezes moments: Tā kā piedziņas un piedziņas pārnesuma attiecība ir vienāda, starp diviem pārnesumiem ātrums vai griezes moments nemainās. Šis līdzsvars ir ideāli piemērots lietojumiem, kur motora sākotnējā veiktspēja ir pietiekama.
- Tiešā jaudas pārnešana: Šis pārnesumskaitlis nodrošina to, ka motora radītā jauda tiek tieši pārnesta uz darbināmo komponentu bez zaudējumiem.
- Vienkāršots dizains: 1:1 pārnesumu attiecība vienkāršo robota mehānisko konstrukciju, padarot projektēšanas un būvniecības procesu vienkāršāku.
- Paredzamā veiktspēja: Tā kā ievades un izvades ātrums ir identisks, robota veiktspēja ir paredzamāka. Tas var būt izdevīgi uzdevumiem, kuros nepieciešama konsekventa veiktspēja vai kad uzdevumu izpildes laiks ir ļoti svarīgs.
Zemāk redzamajā 3D modelī ir parādīts 1:1 pārnesumskaitļa piemērs. Piedziņas un piedziņas pārnesumam ir vienāds zobu skaits (60T). Motors vienu reizi pagriež 60T piedziņas pārnesumu, lai 60T piedziņas pārnesums veiktu vienu apgriezienu.
5:1 pārnesumu attiecība
Pārnesuma attiecība 5:1 nozīmē, ka piedziņas pārnesumam ir jāveic pieci apgriezieni, lai piedziņas pārnesums veiktu vienu apgriezienu. Šis pārnesuma koeficients nodrošina šādas priekšrocības:
- Palielināts griezes moments: Griezes moments ir rotācijas spēks, ko motors var pielikt robota sastāvdaļām. Palielinot griezes momentu, robots var tikt galā ar smagākām slodzēm un veikt uzdevumus, kuriem nepieciešams lielāks spēks, piemēram, priekšmetu celšana un stumšana. Piedziņas zobratam ir mazāk zobu nekā dzenošajam zobratam, tāpēc griezes moments ir 5 reizes lielāks, kamēr ātruma izvade ir tikai 1/5.
- Samazināts ātrums: Kamēr tiek palielināts griezes moments, tiek samazināts piedziņas pārnesuma ātrums. Ātruma samazināšana ir noderīga uzdevumiem, kuriem nepieciešama lielāka kontrole un precizitāte.
- Uzlabota motora efektivitāte: Lielāks pārnesumskaitlis ļauj motoram darboties efektīvāk. Šis pārnesumskaitlis var samazināt motora nodilumu un pagarināt motora kalpošanas laiku.
- Pielāgošana konkrētiem uzdevumiem: Šo pārnesumu attiecību var integrēt ar lielāku pārnesumu sistēmu, kas ļauj pielāgot robota veiktspējas raksturlielumus.
Noskatieties animāciju un 3D modeli zemāk, lai redzētu daudz mazāka zobrata piemērus, kas darbina daudz lielāku zobratu, šajā gadījumā 12 un 60 zobus.
1:5 pārnesumu attiecība
Palielināt ātrumu (liels ātrums) — ar šāda veida pārnesumu attiecību mērķis ir palielināt motora ātrumu, piemēram, no motora uz riteni. Piedziņas pārnesumam ir vairāk zobu nekā dzenošajam. Piemēram, ja motors piedzen 60T zobratu uz piedziņas 12T zobratu uz riteņa, tad, kad 60T piedziņas zobrats apgriežas vienu reizi, 12T piedziņas zobrats apgriežas piecas (5) reizes. To sauc par pārnesumskaitli 1:5. Šajā gadījumā ātruma izvade ir 5/1 reizes lielāka, bet griezes momenta izvade ir 1/5.
Noskatieties animāciju un 3D modeli zemāk, lai redzētu daudz lielāka zobrata piemērus, kas darbina daudz mazāku zobratu, šajā gadījumā 60 zobus un 12 zobus.
Zobratu vilciens
pārnesumu vilciens sastāv no pārnesumu sērijas, kas pārraida kustību un jaudu no vienas robota daļas uz otru. Pārnesumu vilcieni maina ātrumu, griezes momentu un rotācijas kustības virzienu. Zobratu vilcieni sastāv no zobratiem ar zobiem, kas savienojas, lai pārraidītu kustību; vārpstas, kas notur zobratus vietā un ļauj tiem griezties; un vārpstas apkakles, kas palīdz noturēt visas sastāvdaļas vietā. Pārnesumu vilciena funkcijas ietver šādas:
- Ātruma regulēšana: Pārnesumkārbas palielina vai samazina rotācijas ātrumu; mazāks piedziņas pārnesums, kas savienojas ar lielāku piedziņas pārnesumu, samazina ātrumu, bet palielina griezes momentu, savukārt lielāks piedziņas pārnesums, kas savienojas ar mazāku piedziņas pārnesumu, palielina ātrumu, bet samazina griezes momentu.
Zobratu pārvadi tiek izmantoti, lai pagrieztu riteņus, kas nav savienoti ar motoru, kā parādīts divos 3D veidojumos zemāk.
Īpašas piezīmes
Zobratu un ķēžu sistēmu attiecības darbojas tāpat kā pārnesumu attiecības. Zobratu un ķēžu sistēmām ir priekšrocība, ka ķēdes ratus var novietot vairākos attālumos, jo tie ir savienoti ar ķēdi. Tomēr ķēdes saites var salūzt ar mazāku spēku nekā zobs var salūzt augstas stiprības zobratam. Lai robots pilnībā darbotos, būs jālabo jebkura veida bojājumi.
Starp piedziņas pārnesumu un dzenošo pārnesumu var novietot jebkuru skaitu jebkura izmēra pārnesumu ar vienkāršu pārnesumu attiecību, un tas nemainīs pārnesuma attiecību. Piemēram, 12T pārnesums darbina 36T pārnesumu, kas piedzen 60T pārnesumu, pārnesumu attiecība joprojām ir 5:1, tāpat kā tad, ja 60T pārnesumu darbinātu tieši ar 12T pārnesumu.
Ātrums
Rotācijas ātrums ir tas, cik ātri kaut kas griežas. To parasti mēra apgriezienos minūtē jeb RPM. Piemēram, V5 viedmotora vārpsta var griezties ar ātrumu 100 apgriezieni minūtē jeb 100 apgr./min. Pārnesumu attiecība var mainīt izejas griešanās ātrumu. Šajā rakstā pārnesumskaitlis ir rakstīts kā piedziņas zobrats: piedziņas zobrats.
Ja tiek izmantota pārnesumu attiecība 1:5, 60 zobu piedziņas zobrats griež 12 zobu piedziņas zobratu. Tā kā piedziņas zobrats ir mazāks, tas griežas 5 reizes ātrāk nekā motora vārpsta. Ja motora vārpsta griežas ar ātrumu 100 apgr./min, 12 zobu piedziņas zobrats griezīsies ar ātrumu 500 apgr./min.
Ja tiek izmantota pārnesumu attiecība 5:1, 12 zobu piedziņas zobrats griež 60 zobu piedziņas zobratu. Tā kā piedziņas zobrats ir lielāks, tas griežas 5 reizes lēnāk nekā motora vārpsta. Ja motora vārpsta griežas ar ātrumu 100 apgr./min, 60 zobu piedziņas zobrats griezīsies ar ātrumu 20 apgr./min.
Tas palīdz izskaidrot, kāpēc ātrākais pārnesumskaitlis ne vienmēr ir labākā izvēle. Ātrāks robots var izklausīties labāk, bet, ja riteņi vai roka kustas pārāk ātri, robotu var kļūt grūtāk vadīt. Lēnāks pārnesumskaitlis var padarīt kustību vieglāk vadāmu un precīzāku.
Griezes moments
Griezes moments ir griezes spēks, kas palīdz pagriezt kaut ko, piemēram, riteni, zobratu vai robota roku. Motori var radīt tikai noteiktu griezes momentu. Pārnesumu attiecība var mainīt arī izejas griezes momentu.
Ja tiek izmantota pārnesumu attiecība 1:5, 60 zobu piedziņas zobrats griež 12 zobu piedziņas zobratu. Tas paātrina izejas griešanos, bet arī samazina izejas griezes momentu līdz 1/5 no motora griezes momenta. Piemēram, ja motors rada 1 Nm griezes momentu, izejas griezes moments būs 0,2 Nm.
Ja tiek izmantota pārnesumu attiecība 5:1, 12 zobu piedziņas zobrats griež 60 zobu piedziņas zobratu. Tas samazina izejas griešanos, bet palielina izejas griezes momentu līdz 5 reizēm lielākam par motora griezes momentu. Piemēram, ja motors rada 1 Nm griezes momentu, izejas griezes moments būs 5 Nm.
Griezes moments ir vēl viens iemesls, kāpēc ne vienmēr var izmantot ātrāko pārnesumskaitli. Ja robots ir paredzēts lielākam ātrumam, tam ir mazāks griezes moments. Tas nozīmē, ka robots, iespējams, nevarēs labi stumt, nevarēs pacelt roku vai pat kustēties tā, kā vēlaties. Piemēram, robots ar lielāku griezes momentu var labāk stumt citu robotu. Robota rokai var būt nepieciešams arī lielāks griezes moments, lai paceltu spēles objektus vai pārvietotu savu svaru. Šādos gadījumos labāka izvēle ir pārnesumskaitlis, kas palielina griezes momentu.
V5 viedmotora ātrumu un griezes momentu var izmērīt, izmantojot motora informācijas paneli
Robotu realitāte
Par laimi, pārnesumu skaitļi, kas izmantoti V5 ClawBot montāžas instrukcijās, ir pietiekami, lai sāktu izstrādāt pielāgotus robotus. Daudzas piedziņas darbojas labi, tieši dzenot riteņu vārpstas vai kāpurķēžu zobratus ar V5 viedo motoru ar zaļo 200 RPM V5 pārnesumu kasetni. Tomēr, ja konstrukcijas konstrukcija, piemēram, tornis vai spēles elementa ieplūde, ir jānovieto vietā, kur atrodas motors, var izmantot jaudas pārvadi, izmantojot ķēdes ratus un ķēdi vai zobratus, kā aprakstīts iepriekš. Lielākajai daļai roku ar 7:1 palielināto griezes momenta pārnesumu attiecību, kas izskaidrota iepriekš, ir pietiekama, darbinot 12T pārnesumu ar 200 apgr./min motoru un pievienojot svirai 84T piedziņas pārnesumu. Konkurences priekšrocībām kļūstot arvien svarīgākām, arvien svarīgāk kļūst atrast “sweet spot” līdzsvaru starp ātrumu un griezes momentu. To var paveikt, izmantojot V5 viedo motoru ar vienu no trim pieejamajām V5 pārnesumu kasetnēm (sarkans: 100 apgr./min., zaļš: 200 apgr./min., zils: 600 apgr./min.) un, ja nepieciešams, apvienojot motoru ar pārnesumskaitli, lai palielinātu griezes momentu vai pārnesumu attiecība, lai palielinātu ātrumu.
Zobratus un citu kustības aparatūru var iegādāties VEX Robotics veikalā.