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:
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.
Tālāk esošajā grafikā ir parādīts 1:1 pārnesumu attiecības 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.
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 pārnesumu uz riteņa,, kad 60T piedziņas pārnesums griežas vienu reizi, 12T piedziņas pārnesums griežas piecas (5) reizes. To sauc par 1:5 pārnesumu attiecību. Šajā gadījumā ātruma izvade ir 5/1 reizes lielāka, bet griezes momenta izvade ir 1/5.
Izpētiet šo grafiku, lai skatītu katru pārnesuma attiecību 1:5 leņķi.
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.
Pārnesumu vilcieni tiek izmantoti, lai pagrieztu riteņus, kas nav savienoti ar motoru.
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 norāda, cik ātri objekts griežas. Piemēram, V5 Smart Motor vārpstas ligzda var griezties ar 100 apgriezieniem minūtē vai 100 apgr./min. Kā paskaidrots iepriekš, ja tiek izmantota pārnesumu attiecība 5:1, 60 zobu piedziņas zobratu pagriež ar motora vārpstu un pēc tam tas pagriež 12 zobu piedziņas pārnesumu, 12 zobu zobrats griezīsies ar ātrumu 5 reizes ātrāk. Izmantojot iepriekš minēto piemēru, 12 zobu zobrats griežas ar ātrumu 500 apgr./min, salīdzinot ar motora vārpstas 100 apgr./min. Ja tiek izmantota pārnesumu attiecība 1:5, 12 zobu piedziņas zobratu griež ar motora vārpstu un pēc tam tas griež 60 zobu piedziņas pārnesumu, 60 zobu zobrats griezīsies ar ātrumu 1/5 tikpat ātri. Izmantojot iepriekš minēto piemēru, 60 zobu zobrats griezīsies ar 20 apgr./min, salīdzinot ar motora vārpstas 100 apgr./min.
Tātad, kāpēc vienmēr netiktu izmantots ātrākais iespējamais pārnesumskaitlis? Šķiet, jo ātrāk robots varētu pārvietoties, jo konkurētspējīgāks tas būtu. Pirmais iemesls ir tas, ka robota funkcijas var kontrolēt ar augstāko ātrumu. Dažos gadījumos, ja funkcija ir robots, kas brauc apkārt, ja riteņi griežas pārāk ātri, to var būt ļoti grūti kontrolēt. Ja funkcija ir roka, kas griežas uz augšu un uz leju, ja tā griežas pārāk ātri, to var būt arī grūti kontrolēt.
Griezes moments
Griezes moments ir spēka lielums, kas nepieciešams, lai pagrieztu slodzi no attāluma. Motoriem ir ierobežots griezes moments. Piemēram, ja V5 Smart motors rada 1 Nm (ņūtonmetru) griezes momentu, kad tiek izmantots 5:1 pārnesumskaitlis, piedziņas 12 zobu zobrats izdos ⅕ motora griezes momenta ievadi, izeja būs 0,2 Nm un ar 1:5 pārnesumu attiecība, 60 zobu zobrats izdos 5 reizes lielāku motora griezes momentu, izeja būs 5 Nm.
Griezes moments ir otrs iemesls, kāpēc robota projektēšanā ne vienmēr var izmantot ātrāko iespējamo pārnesumu attiecību. Tas ir iespējams, ja tiek izmantots palielināts ātruma pārnesumskaitlis, lai ātrāk vadītu robota riteņus, pārnesuma attiecība var pārsniegt pieejamo motora griezes momentu un robots nepārvietosies tik ātri vai nekustēsies vispār. Ir arī iespējams, ja mijiedarbojas divi roboti, kuriem ir gandrīz vienāda konstrukcija, robots ar zemāku pārnesuma attiecību, visticamāk, spēs stumt robotu ar lielāku pārnesuma attiecību, jo robotam ar zemāku pārnesuma attiecību būs lielāks griezes moments. Vēl viens piemērs ir tāds, ka svira var negriezties pat tad, ja tā ir tieši piestiprināta pie vārpstas, kas ir ievietota motorā, jo, to pagriežot, var pārsniegt motoram pieejamo griezes momentu. Šajā gadījumā ir jāizmanto palielināta griezes momenta pārnesuma attiecība, lai palielinātu motora griezes momentu un pārsniegtu griezes momenta daudzumu, kas nepieciešams, lai pagrieztu sviru.
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 vietnē https://www.vexrobotics.com/vexedr/products/motion.