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

Gdy nowi użytkownicy zaczynają składać własne, niestandardowe projekty robotów, w pewnym momencie mogą chcieć więcej od swoich silników VEX IQ Smart. Silniki VEX IQ Smart mają prawdopodobnie najlepszą wydajność i wykrywanie spośród wszystkich dostępnych systemów robotycznych typu snap-together. Niemniej jednak użytkownicy mogą chcieć, aby silniki poruszały się szybciej, podnosiły cięższe rzeczy lub przesuwały mechanizmy daleko od silnika. Koła zębate, koła zębate i koła pasowe VEX IQ mogą spełnić te wymagania.

Koła zębate Koła zębate Koła pasowe
228-3502-rev2.jpg 228-2534.jpg 228-3508.jpg

Stosunki wyjścia/wejścia

Podczas omawiania plastikowych kół zębatych/koła zębatych/koł pasowych VEX stosuje się kilka standardowych terminów:

  • Napęd/wejście — jest to koło zębate/koło zębate/koło pasowe umieszczone na wale, które Smart Motor zmusza do obracania się.
  • Napędzane/Wyjście — jest to koło zębate/koło zębate/koło pasowe umieszczone na wale komponentu (takiego jak koło lub ramię), które będzie zmuszone do obracania się z wejścia.
  • Prędkość obrotowa — jest to szybkość wirowania wału, zwykle mierzona jako liczba obrotów w ciągu jednej minuty, znana również jako obroty na minutę (rpm).
  • Moment obrotowy — jest to siła potrzebna do obracania ładunku na odległość. Na przykład, większy moment obrotowy wymaga obracania dłuższego ramienia lub gdy na ramię znajduje się większy ciężar. Obracanie koła o większej średnicy wymaga również większego momentu obrotowego lub gdy koło porusza coś ciężkiego. Moment obrotowy jest powszechnie mierzony w jednostkach metrycznych, które łączą siłę i odległość, nazywając je 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 (komponent) ma mniejszą średnicę niż komponent wyjściowy, zwiększy wyjściowy moment obrotowy systemu. Zmniejszy to jednak proporcjonalnie wyjściową prędkość obrotową układu. Innymi słowy, jeśli silnik nie może podnieść ramienia, silnik musi mieć mniejszy element napędzający większy element na wale ramienia.

Zwiększ moment obrotowy przekładni Zwiększ moment obrotowy koła zębatego Zwiększenie momentu obrotowego koła pasowego
IQ_Increase_Torque-Gear.png IQ_Increase_Torque-Sprocket.png IQ_Increase_Torque-Pulley.png

Zwiększona prędkość: Gdy komponent wejściowy ma większą średnicę niż komponent wyjściowy, zwiększy to wyjściową prędkość obrotową system. Zmniejszy to jednak proporcjonalnie 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.

Zwiększenie prędkości biegu Zwiększenie prędkości koła zębatego Zwiększenie prędkości koła pasowego
IQ_Increase_Speed-Gear.png IQ_Increase_Speed-Sprocket.png IQ_Increase_Speed-Pulley.png

Wielkość tych relacji można obliczyć za pomocą stosunku produkcji do nakładów. To jest:

  • Liczba zębów koła wyjściowego / liczba zębów koła wejściowego daje przełożenie momentu obrotowego.
  • Liczba zębów wyjściowego koła zębatego / liczba wejściowych zębów koła łańcuchowego daje przełożenie momentu obrotowego koła zębatego.
  • Średnica wyjściowego koła pasowego / średnica wejściowego koła pasowego daje przełożenie momentu obrotowego koła pasowego.

chrome_Z0yvKW0Svc.png

 

Przełożenia z tworzywa sztucznego VEX (60 zębów, 36 zębów, 12 zębów)

Przekładnia wyjściowa Wejście biegów 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 dodatkowym)

 

Z powyższego wykresu przełożenia z tworzywa sztucznego VEX powinno być jasne, że przełożenia mogą radykalnie zmienić wielkość wyjściowej prędkości obrotowej i wyjściowego momentu obrotowego inteligentnego silnika. Ważne jest, aby zdać sobie sprawę, że przy stosowaniu współczynników wyjściowych do wejściowych nie uwzględniają one tarcia i innych czynników w systemie robota.

Na przykład kuszące może być zbudowanie przełożenia 1:5 dla układu napędowego, aby robot poruszał się bardzo szybko (500 obr./min). Jest kilka czynników, które sprawiają, że jest to niepraktyczne. Po pierwsze, 60-zębowe koła zębate są większe niż standardowe 200mm Travel Wheels, dzięki czemu koło zębate utrzymuje koło nad ziemią. Ponadto wyjściowy moment obrotowy będzie tak mały (0,08 Nm), że inteligentny silnik może nie być w stanie poruszać kołem/robotem. Nawet gdyby było możliwe użycie tego przełożenia, gdyby robot poruszał się z prędkością pięciokrotnie większą niż normalna, bardzo trudno byłoby go kontrolować.

Ten przykład ilustruje, w jaki sposób przy stosowaniu współczynników wyjściowych do wejściowych celem jest znalezienie „najlepszego punktu” równowagi między momentem obrotowym a prędkością. Ważne jest również, aby upewnić się, że komponenty będą pasować do projektu robota.

Plastikowe zębatki VEX mają pięć różnych rozmiarów zębatek (8-zębowych, 16-zębowych, 24-zębowych, 32-zębowych, 40-zębowych), które można łączyć. Plastikowe krążki VEX mają cztery dostępne rozmiary (10 mm, 20 mm, 30 mm, 40 mm).

Przeniesienie mocy

Plastikowe koła zębate, koła zębate i koła pasowe VEX mogą być również używane do przenoszenia mocy. Jest to potrzebne, gdy projekt nie pozwala, aby inteligentny silnik bezpośrednio napędzał wał koła lub innego elementu. W takim przypadku wejściowe i wyjściowe koła zębate/koła łańcuchowe/koła pasowe będą miały ten sam rozmiar, 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, bezpośrednio napędzając jedno koło za pomocą inteligentnego silnika, a drugie, łącząc je ze sobą za pomocą zębatek i łańcucha 1:1.
  • Układ napędowy może mieć 3 biegi (lub dowolną inną liczbę nieparzystą) w szeregu i mieć koło przymocowane do pierwszego biegu i koło do ostatniego. Jeśli wszystkie koła zębate są tej samej wielkości, silnik może napędzać dowolne z kół zębatych.

Należy pamiętać, że podczas korzystania z biegów w układzie napędowym ważne jest, aby między kołami znajdowała się nieparzysta liczba biegów. Dzieje się tak, ponieważ gdy jeden bieg napędza inny, obracają się one w przeciwnych kierunkach. Parzysta liczba biegów między kołami spowoduje, że oba koła będą się przeciw siebie obracać.

Koła zębate przeniesienia mocy Przekładnie do przenoszenia mocy
PowerTransfer-Zębatka.jpg IQ_Standard_Drivebase__2_.png

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

Istnieje wiele czynników, które decydują o tym, czy koła zębate, zębatki. lub Koła pasowe powinny być używane z projektem robota. Niektóre z nich to:

Koła zębate: Koła zębate są jednym z najbardziej niezawodnych spośród trzech elementów do wyboru. O ile nie ma zbyt dużej rozpiętości między podporami wałów zębatych, co pozwala wałom wygiąć się wystarczająco, aby zęby dwóch kół zębatych się rozłączyły; z biegami, gdy koło zębate wejściowe się obraca, koło zębate wyjściowe się obraca. Istnieją jednak pewne wady:

  • Koła zębate muszą być rozmieszczone w stałych odstępach od siebie, aby zęby jednego koła zębatego zazębiały się z zębami drugiego.
  • Koła zębate muszą być ustawione w linii prostej względem siebie. (Zauważany wyjątek: mieszać „pierwotne” koła zębate 12/36/50 zębów z „wtórnymi” 24/48 biegami. Drugorzędne koła zębate muszą być przesunięte o pół skoku lub należy użyć dodatkowego środkowego otworu w równej długości belek 1x).
  • 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 / wyjściowe będą się obracać w przeciwnych kierunkach.

Mieszanie kół zębatych „Pierwotnych” 12/36/60 z zębami „Wtórnymi” 24/48

Mieszanie_IQ_Gears.jpg

Uwaga specjalna: Podczas korzystania z przełożenia należy wziąć pod uwagę tylko rozmiar wejściowego koła zębatego i ostatni rozmiar wyjściowego koła zębatego. Wszelkie koła zębate pomiędzy tymi dwoma biegami tylko przenoszą ruch, a ich rozmiary nie mają wpływu na przełożenie.

Plastikowe koła zębate VEX mają również koronowe koła zębate, które pozwalają na połączenie 90lub między zębatkami. Istnieje również przekładni ślimakowych i mechanizm różnicowy & Pakiet przekładni stożkowej , które to umożliwiają.

Koła zębate korony Różnicowe & kół zębatych stożkowych Przekładnie ślimakowe
IQ_CrownGear.png 228-4418-app.jpg niebieski.jpg

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

Przekładnie zębate
IQ_Rack_Gears.png

koła zębate: koła zębate to również dobra opcja. Ich wałki można rozdzielić na dowolną liczbę różnych odległości skoku, ponieważ łańcuch składa się z pojedynczych ogniw zatrzaskowych, które można zestawiać w niestandardowych długościach. Wejściowa i wyjściowa Sprocket będą zawsze obracać się w tym samym kierunku. Napędowe koło zębate powinno mieć co najmniej 120lub owiniętego wokół niego łańcucha, w przeciwnym razie łańcuch może pomijać zęby na kole zębatym. Koła zębate można również łączyć razem z bieżnikiem zbiornika.

Bloczki: Bloczki są przeznaczone do lekkich obciążeń. Są one ograniczone odległościami, które mogą być oddzielone długościami dostępnych pasów gumowych (30mm. 40mm. 50mm. 60mm). Podobnie jak Sprockets, koło pasowe wejściowe i koło wyjściowe obracają się w tym samym kierunku. Gumowe paski do systemu koła pasowego są gładkie. Pasy będą się ślizgać, jeśli obciążenie, które system próbuje przesunąć, jest zbyt duże. (Uwaga: paski gumowe można skrzyżować, aby odwrócić kierunek wyjściowego koła pasowego.)

Niezależnie od tego, czy konstrukcja robota wykorzystuje koła zębate, koła zębate czy koła pasowe, istnieje duży wybór opcji zmiany stosunku wyjścia/wejścia lub przeniesienia mocy silników VEX IQ Smart.

Zagrożenie bezpieczeństwa:
plik-rXVRcJFkVw.png

Punkty uszczypnięcia

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

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