Korzystanie z plastikowych kół zębatych, kół zębatych i kół pasowych VEX IQ

Gdy nowi użytkownicy zaczną montować własne, niestandardowe projekty robotów, mogą w pewnym momencie chcieć więcej od swoich silników VEX IQ Smart. Inteligentne silniki VEX IQ mają prawdopodobnie najlepszą wydajność i czułość spośród wszystkich dostępnych na rynku systemów robotycznych typu zatrzaskowego. Niemniej jednak użytkownicy mogą chcieć, aby silniki poruszały się szybciej, podnosiły cięższe rzeczy lub przesuwały mechanizmy z dala od silnika. Przekładnie, koła łańcuchowe i koła pasowe VEX IQ umożliwiają spełnienie tych wymagań.

Przekładnie Zębatki Koła pasowe
228-3502-rev2.jpg 228-2534.jpg 228-3508.jpg

Stosunki wyjście/wejście

Omawiając plastikowe koła zębate/zębatki/koła pasowe VEX, stosuje się kilka standardowych terminów:

  • Napęd/wprowadzanie — jest to koło zębate/koło zębate/koło pasowe umieszczone na wale, który inteligentny silnik wymusza obrót.
  • Napędzany/wyjściowy — jest to koło zębate/koło zębate/koło pasowe umieszczone na wale elementu (takiego jak koło lub ramię), które będzie zmuszone do obracania się z powodu wejścia.
  • Prędkość obrotowa — prędkość obrotowa wału, zwykle mierzona liczbą obrotów na minutę, zwaną również obrotami na minutę (rpm).
  • Moment obrotowy – jest to siła potrzebna do obrócenia ładunku na odległość. Na przykład obrót dłuższego ramienia wymaga większego momentu obrotowego lub gdy na ramieniu znajduje się większy ciężar. Obracanie koła o większej średnicy lub gdy koło porusza czymś ciężkim, wymaga również większego momentu obrotowego. Moment obrotowy jest powszechnie mierzony w jednostce metrycznej, która łączy siłę i odległość, zwanej niutonometrem (Nm).

Istnieją dwie zasady, które pomogą użytkownikom zrozumieć, jak używać plastikowych kół zębatych, kół zębatych i kół pasowych VEX:

Zwiększony moment obrotowy: Gdy wejściowe koło zębate/koło zębate/koło pasowe (element) ma mniejszą średnicę niż element wyjściowy, zwiększy to wyjściowy moment obrotowy systemu. Jednakże proporcjonalnie zmniejszy to wyjściową prędkość obrotową systemu. Innymi słowy, jeśli silnik nie może unieść ramienia, silnik musi mieć mniejszy element napędzający większy element na wale ramienia.

Zwiększenie momentu obrotowego przekładni Zębatka zwiększa moment obrotowy Koło pasowe Zwiększ moment obrotowy
IQ_Increase_Torque-Gear.png IQ_Increase_Torque-Sprocket.png IQ_Increase_Torque-Pulley.png

Zwiększona prędkość: Gdy element wejściowy ma większą średnicę niż element wyjściowy, zwiększy to wyjściową prędkość obrotową systemu. Jednakże proporcjonalnie zmniejszy to wyjściowy moment obrotowy układu. Na przykład, jeśli użytkownik chce, aby koło obracało się szybciej niż silnik może się obracać, silnik musi mieć większy element napędzający mniejszy element na wale koła.

Bieg Zwiększ prędkość Zębatka zwiększa prędkość Koło pasowe zwiększa prędkość
IQ_Increase_Speed-Gear.png IQ_Increase_Speed-Sprocket.png IQ_Increase_Speed-Pulley.png

Wielkość tych zależności można obliczyć ze stosunku wyjścia do wkładu. To jest:

  • Liczba zębów przekładni wyjściowej / liczba zębów przekładni wejściowej daje przełożenie momentu obrotowego.
  • Liczba wyjściowych zębów koła łańcuchowego / liczba wejściowych zębów koła łańcuchowego daje stosunek momentu obrotowego koła łańcuchowego.
  • Średnica koła wyjściowego / średnica koła wejściowego dają stosunek momentu obrotowego koła pasowego.

chrome_Z0yvKW0Svc.png

 

Przełożenia plastikowe VEX (60 zębów, 36 zębów, 12 zębów)

Przekładnia wyjściowa Przekładnia wejściowa Przełożenie Wyjście dla wejścia silnika 100 obr./min Wyjście dla wejścia silnika 0,4 Nm
60 zębów 12 zębów 5:1 20 obr./min 2,0 Nm
36 zębów 12 zębów 3:1 33 obr./min 1,2 Nm
60 zębów 36 zębów 5:3 60 obr./min 0,67 Nm
36 zębów 60 zębów 3:5 167 obr./min 0,24 Nm
12 zębów 36 zębów 1:3 300 obr./min 0,13 Nm
12 zębów 60 zębów 1:5 500 obr./min 0,08 Nm

(Koła zębate 24 i 48 zębów są dostępne w pakiecie dodatków)

 

Z powyższego wykresu przełożenia przekładni plastikowej VEX powinno być oczywiste, że przełożenia mogą radykalnie zmienić wielkość wyjściowej prędkości obrotowej i wyjściowy moment obrotowy inteligentnego silnika. Ważne jest, aby zdać sobie sprawę, że podczas stosowania współczynników wyjściowy/wejściowy nie uwzględniają one tarcia ani innych czynników w systemie robota.

Na przykład kuszące może być zbudowanie przełożenia układu napędowego 1:5, aby robot mógł poruszać się bardzo szybko (500 obr./min). Jest kilka czynników, które sprawiają, że jest to niepraktyczne. Po pierwsze, koła zębate z 60 zębami są większe niż standardowe koła podróżne o średnicy 200 mm, dzięki czemu koło zębate utrzyma koło nad podłożem. Ponadto wyjściowy moment obrotowy będzie tak mały (0,08 Nm), że inteligentny silnik może nie być w stanie poruszyć kołem/robotem. Nawet gdyby możliwe było zastosowanie tego współczynnika, gdyby robot poruszał się z prędkością pięciokrotnie większą od normalnej, bardzo trudno byłoby go kontrolować.

Ten przykład ilustruje, jak celem stosowania współczynników mocy wyjściowej/wejściowej jest znalezienie „najlepszego punktu” równowagi pomiędzy momentem obrotowym i prędkością. Ważne jest również, aby upewnić się, że komponenty będą pasować do projektu robota.

Plastikowe zębatki VEX mają pięć różnych rozmiarów kół zębatych (koło zębate 8 zębów, zębatka 16 zębów, zębatka 24 zębów, zębatka 32 zębów, zębatka 40 zębów), które można łączyć. Plastikowe krążki VEX są dostępne w czterech rozmiarach (10 mm, 20 mm, 30 mm, 40 mm).

Przeniesienie mocy

Do przenoszenia mocy można również używać plastikowych kół zębatych, kół zębatych i kół pasowych VEX. Jest to potrzebne, gdy konstrukcja nie pozwala inteligentnemu silnikowi na bezpośrednie napędzanie wału koła lub innego elementu. W tym przypadku wejściowe i wyjściowe koła zębate/koła zębate/koła pasowe będą tego samego rozmiaru, więc nie będzie zmiany momentu obrotowego ani prędkości obrotowej. Nazywa się to często stosunkiem 1:1.

Oto kilka przykładów:

  • Układ napędowy może napędzać oba koła z boku poprzez bezpośrednie napędzanie jednego koła za pomocą inteligentnego silnika i napędzać drugie koło, łącząc je razem z zębatkami i łańcuchem 1:1.
  • Układ napędowy może mieć 3 biegi (lub dowolną inną liczbę nieparzystą) połączone szeregowo i mieć koło przymocowane do pierwszego biegu i koło przymocowane do ostatniego biegu. Jeśli wszystkie koła zębate są tej samej wielkości, silnik może napędzać dowolne z kół zębatych.

Należy pamiętać, że w przypadku stosowania przerzutek w układzie napędowym ważne jest, aby między kołami znajdowała się nieparzysta liczba przełożeń. Dzieje się tak dlatego, że gdy jeden bieg napędza drugi, obracają się one w przeciwnych kierunkach. Parzysta liczba biegów między kołami spowoduje, że oba koła będą się obracać względem siebie.

Koła zębate przenoszenia mocy Przekładnie przenoszenia mocy
PowerTransfer-Sprocket.jpg IQ_Standard_Drivebase__2_.png

Decydowanie, którego komponentu użyć: koła zębate, koła zębate lub koła pasowe

Istnieje wiele czynników, które określają, czy koła zębate, koła łańcuchowe. lub Koła pasowe powinny być używane w konstrukcji robota. Niektóre z nich obejmują:

Przekładnie: Przekładnie są jednymi z najbardziej niezawodnych z trzech dostępnych komponentów. Chyba że pomiędzy podporami wałów przekładni istnieje zbyt duża rozpiętość, umożliwiająca wałom ugięcie się na tyle, aby zęby dwóch kół zębatych rozdzieliły się; w przypadku biegów, gdy koło wejściowe się obraca, koło wyjściowe będzie się obracać. Istnieją jednak pewne wady:

  • Koła zębate muszą być rozmieszczone w stałych odległościach od siebie, tak aby zęby jednego koła zębatego zazębiały się z zębami następnego.
  • Koła zębate muszą być ustawione względem siebie w linii prostej. (Zauważony wyjątek: połączenie „głównych” kół zębatych 12/36/50 z „wtórnymi” zębatkami 24/48. Dodatkowe koła zębate muszą być albo przesunięte o połowę skoku, albo należy użyć dodatkowego środkowego otworu w belkach 1x o równej długości).
  • Jak wspomniano wcześniej, nieparzysta liczba biegów w linii spowoduje, że koła wejściowe i wyjściowe będą obracać się w tym samym kierunku, a liczba parzysta spowoduje, że koła wejściowe i wyjściowe będą obracać się w przeciwnych kierunkach.

Mieszanie „głównych” kół zębatych 12/36/60 z „wtórnymi” zębatkami 24/48

Mixing_IQ_Gears.jpg

Uwaga specjalna: W przypadku stosowania przełożenia należy wziąć pod uwagę jedynie rozmiar przekładni wejściowej i rozmiar ostatniej przekładni wyjściowej. Wszelkie koła zębate znajdujące się pomiędzy tymi dwoma biegami przenoszą jedynie ruch, a ich rozmiary nie mają wpływu na przełożenie.

Przekładnie plastikowe VEX posiadają również przekładnie koronowe, które umożliwiają połączenie 90o pomiędzy zębatkami. Dostępnych jest również przekładni ślimakowych i mechanizmy różnicowe, & pakiet przekładni stożkowych które to umożliwiają.

Przekładnie koronne Mechanizm różnicowy & Przekładnie stożkowe Przekładnie ślimakowe
IQ_CrownGear.png 228-4418-aplikacja.jpg niebieski.jpg

Dodatkowo plastikowe zębatki VEX z zestawu Gear Add-on pozwolą na ruch liniowy.

Przekładnie zębate
IQ_Rack_Gears.png

kół zębatych: zębatki są również dobrym rozwiązaniem. Ich wały można rozdzielić w dowolnej liczbie różnych odległości podziałki, ponieważ łańcuch jest złożony z pojedynczych ogniw zatrzaskowych, które można łączyć w niestandardowe długości. Wejściowa i wyjściowa zębatka będą zawsze obracać się w tym samym kierunku. Koło napędowe powinno mieć co najmniej 120o owiniętego wokół niego łańcucha, w przeciwnym razie łańcuch może pomijać zęby na kole zębatym. Koła zębate można również łączyć razem z bieżnikiem zbiornika.

Bębny: Bębny przeznaczone są do lekkich obciążeń. Są one ograniczone odległościami, jakie mogą być oddzielone długością dostępnych pasków gumowych (30 mm. 40mm. 50mm. 60 mm). Podobnie jak koła zębate, wejściowe koło pasowe i wyjściowe koło pasowe obracają się w tym samym kierunku. Paski gumowe układu koła pasowego są gładkie. Pasy będą się ślizgać, jeśli ładunek, który system próbuje przenieść, będzie zbyt duży. (Uwaga: paski gumowe można skrzyżować, aby odwrócić kierunek wyjściowego koła pasowego.)

Niezależnie od tego, czy projekt robota wykorzystuje koła zębate, koła zębate czy koła pasowe, istnieje duży wybór opcji zmiany stosunku mocy wyjściowej do wejściowej lub przeniesienia mocy inteligentnych silników VEX IQ.

Zagrożenie bezpieczeństwa:
plik-rXVRcJFkVw.png

Punkty uciskowe

Należy uważać, aby palce, ubranie, przewody i inne przedmioty nie dostały się pomiędzy ruchome elementy.

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

Last Updated: