Использование валов V5

В металлической системе VEX используются квадратные валы вместо круглых осей, что позволяет узлам вращаться или вращаться. Квадратная форма позволяет вставлять валы в квадратные гнезда двигателей и обеспечивает физическое соединение с приводными валами вместо фрикционного соединения, которое используется в круглых осях. Квадратная форма валов также позволяет компонентам движения, таким как колеса, шестерни и звездочки, а также датчикам, таким как оптический энкодер вала и потенциометр, иметь физическое приводное соединение для их вращения. Это связано с тем, что они имеют формованное пластиковое квадратное отверстие или металлическую вставку с квадратным отверстием, размер которого позволяет валам скользить через компоненты. Эти валы также известны как приводные валы.

Валы доступны в различных длинах до 12 дюймов и выпускаются в двух вариантах: вал повышенной прочности и высокопрочный вал.

Валы

Эти валы представляют собой квадратный пруток размером ⅛”. Валы являются частью системы VEX EDR с момента ее появления и совместимы со всеми продуктами VEX Motion. Валы можно обрезать до нужной длины, однако они могут скручиваться, гнуться или срезаться при экстремальных нагрузках.

Высокопрочные валы

Эти валы представляют собой квадратный пруток размером ¼ дюйма. Высокопрочные валы были представлены позднее в линейке продукции VEX EDR и совместимы только с продуктами VEX Motion, которые были разработаны для установки более крупных валов, таких как двигатель V5 Smart Motor, высокопрочные шестерни, высокопрочные звездочки и цепь, а также колеса диаметром 3,25 дюйма. Валы можно обрезать до нужной длины, и они выдерживают высокие нагрузки, однако они не пройдут через квадратные отверстия в конструкционном металле и потребуют сверления специального отверстия (сверлом 5/16” или 8 мм), если это требование является частью конструкции узла. Высокопрочные валы весят больше стандартных валов.

Вал	Высокопрочный вал

Опорные валы

Отверстия в конструкционном металле имеют квадратную форму, поэтому для обеспечения плавного вращения вала необходимо обеспечить его опору. Кроме того, практически во всех сборках важно предусмотреть не менее двух параллельных точек опоры. Если для каждого вала не предусмотрено две опоры, вал будет слегка поворачиваться вверх и вниз на одной точке опоры, что затруднит его вращение. Чем тяжелее роботизированная сборка, поддерживаемая валом, тем важнее обеспечить эти две точки опоры. Дополнительную информацию об опорных валах можно найти в следующем видео.

Для обеспечения такой поддержки имеется ряд деталей.

Валы

Детали, доступные для поддержки квадратных валов ⅛”, включают:

• Подшипниковые плоскости представляют собой пластиковые детали с серией из трех отверстий, которые поддерживают вал в одном отверстии и позволяют использовать винты и гайки или крепежные заклепки для крепления в оставшихся отверстиях. На одной стороне Bearing Flat имеются пластиковые штыри, предназначенные для вставки в квадратные отверстия металла. Если эти выступы отсутствуют, подшипник следует выбросить, поскольку под действием нагрузки он может ослабнуть. Подшипниковая пластина спроектирована таким образом, чтобы все три отверстия были защищены конструкционным металлом.
• Подшипники опорного корпусапредставляют собой пластиковые опорные корпуса, которые позволяют смещать вал выше, ниже или в сторону от конструкционной металлической детали, на которой установлен подшипник. Подшипники опорного типа отдельно не продаются. Их можно приобрести в комплекте с подшипниками скольжения & Lock Bar Pack.
• Одностоечный шестигранный гайковерт с плоскими выступами — это быстромонтируемые пластиковые подшипники. На одном конце фиксатора имеется штифт, размер и форма которого позволяют надежно входить в квадратное отверстие металлической конструкции. Центральное отверстие фиксатора имеет размер и прорезь, позволяющие надежно закрепить шестигранную гайку, что позволяет затягивать винт #8-32 без использования гаечного ключа для удержания гайки. На другом конце фиксатора имеется отверстие для прохождения вала. Стопорный шестигранный гаечный фиксатор с одним штифтом предназначен для крепления к конструкционному металлу.

Высокопрочные подшипники вала

Единственной деталью, поддерживающей высокопрочный вал, является подшипник высокопрочного вала. Это пластиковые детали, аналогичные лыскам подшипников, за исключением того, что центральное отверстие рассчитано на прохождение вала диаметром ¼ дюйма. Подшипник вала высокой прочности можно использовать, выбрав вал высокой прочности, длина которого точна и позволяет разместить его между двумя подшипниками, закрепленными между двумя частями конструкционного металла. Однако в этой конфигурации вал не пройдет через конструкционный металл и будет поддерживаться только пластиком подшипника, который может выйти из строя под действием нагрузки. В противном случае необходимо просверлить в конструкционном металле специальное отверстие достаточно большого размера, чтобы высокопрочный вал мог свободно вращаться после того, как он будет вставлен через подшипник и металл. Высокопрочный подшипник вала спроектирован таким образом, что все три отверстия защищены конструкционным металлом.

Подшипниковые плоскости	Подшипники опорные	1-позиционные шестигранные гайки-фиксаторы	Высокопрочные подшипники вала

Примеры двух точек опоры

1 точка опоры (плохо)	2 точки опоры (хорошо)	2 точки опоры (хорошо)

Захватывающие валы

Валы необходимо зафиксировать, чтобы они могли свободно вращаться и при этом не выскальзывать из узла. Кроме того, детали, которые должен вращать вал, необходимо зафиксировать и/или закрепить на валу, чтобы они вращались вместе с валом.

Имеются некоторые варианты деталей для захвата валов диаметром ⅛”. При фиксации вала, помещенного в гнездо двигателя, важно зафиксировать хомут в таком положении, чтобы он упирался в конструктивный элемент, противоположный двигателю. Это надежно зафиксирует вал в двигателе. Также важно предотвратить скольжение колес, шестерен и звездочек вперед и назад по валу. Один из способов сделать это — закрепить хомут на валу с каждой стороны компонента. Когда хомуты прикрепляются к куску конструкционного металла или подшипнику, установка шайбы между деталью и компонентом может уменьшить трение.

Для захвата вала диаметром ⅛” можно использовать следующие детали:

• Зажимные хомуты вала представляют собой пластиковые цилиндры с квадратным отверстием размером ⅛ дюйма, проходящим через центр цилиндра. Цилиндр имеет продольный разрез по всей длине с перпендикулярным отверстием для винта #8-32, через который проходит винт, закрепленный гайкой с нейлоновой вставкой. Эти хомуты сконструированы таким образом, что вал вставляется в квадратное отверстие, а затем винт #8-32 затягивается, чтобы закрепить хомут на валу. Зажимной хомут вала является самой широкой деталью, используемой для фиксации валов. Для размещения этой ширины в узле необходимо предусмотреть пространство и длину вала.
• Резиновые хомуты вала представляют собой тонкий резиновый цилиндр с квадратной вставкой размером ⅛ дюйма, проходящей через центр цилиндра. Эти хомуты сконструированы таким образом, что вал вставляется в квадрат, а хомут захватывает вал за счет приложенного трения. Резиновые хомуты для валов являются самыми тонкими из деталей, используемых для фиксации валов, однако они не имеют зажимного винта, оказывающего давление на вал, как зажимные хомуты для валов, или установочного винта, который затягивается на валу, как хомуты для валов.
• Втулки вала представляют собой металлические цилиндры с круглым отверстием в центре, размер которых позволяет пропустить через отверстие вал диаметром ⅛ дюйма. Сбоку воротника имеется перпендикулярное резьбовое отверстие #8-32 с установочным винтом. Эти хомуты предназначены для затягивания установочного винта на валу. Для затяжки установочных винтов требуется шестигранный ключ 5/64”. Резьбовое отверстие #8-32 в воротнике позволяет снять установочный винт и заменить его либо винтом #8-32, либо муфтами #8-32 для стоек. Эти замены могут привести к некоторым креативным сборкам. Установочный винт в хомуте может создать заусенец на валу, если его затянуть слишком сильно. Если это произошло, перед повторным использованием стержня бора его следует отшлифовать.
• Высокопрочные хомуты вала являются единственными деталями, доступными для фиксации высокопрочного вала, если только вал не зафиксирован путем зажатия его между двумя подшипниками, поддерживаемыми конструкционным металлом, как описано выше. Высокопрочный хомут для вала практически идентичен пластиковому зажимному хомуту для вала, за исключением того, что хомут имеет квадратное отверстие размером ¼ дюйма, проходящее через его центр.

В этом видео объясняются различия между резиновыми манжетами вала и манжетами вала, а также когда следует использовать каждую из них.

Зажимной хомут вала	Резиновый воротник вала	Воротник вала	Высокопрочный воротник вала

Крепление компонентов к валам

Другой тип захвата вала — это фиксация компонента на валу таким образом, чтобы он вращался вместе с валом. Многие компоненты можно легко закрепить на валу, поскольку они имеют либо формованное квадратное отверстие, либо металлическую вставку с квадратным отверстием, как упоминалось выше. Когда металлическую деталь необходимо закрепить на валу, необходима дополнительная деталь. Для вала ⅛” эти детали включают:

• Стопорная планка приводного вала представляет собой металлическую пластину с двумя торцевыми отверстиями под винт № 8-32 и крепежную гайку для крепления планки к металлическому компоненту и тремя квадратными отверстиями размером ⅛ дюйма, что позволяет вставить вал через среднее квадратное отверстие, позволяя валу приводить в движение металлический компонент. Обратите внимание, что два квадратных отверстия по бокам центрального квадратного отверстия можно использовать с металлическими винтами с шагом ¼”, снятыми с производства.
• Стопорная планка представляет собой пластиковую планку с двумя торцевыми отверстиями под винт № 8-32 и крепежную гайку для крепления планки к металлическому компоненту, а также металлической вставкой с квадратом ⅛ дюйма в центре, которая позволяет вставить вал через квадратное отверстие, позволяя валу приводить в движение металлический компонент. Металлическая вставка вставляется в паз в пластиковой планке, имеющей конструкцию с зубьями-храповиками, что позволяет извлечь металлическую вставку, а затем снова вставить ее в паз, сориентировав квадратное отверстие в другом положении. Важно, чтобы запорная планка была установлена на металлическом компоненте таким образом, чтобы ее металлическая вставная сторона была вплотную прилегала к металлу, в противном случае вал может вытолкнуть металлическую вставку из паза планки, что приведет к освобождению металлического компонента из вала. Замки-штанги отдельно не продаются. Их можно приобрести в комплекте с подшипниками скольжения & Lock Bar Pack. Пластиковые стопорные планки более подвержены поломке при экстремальных нагрузках, чем металлические стопорные планки приводного вала.

На момент написания этой статьи запорные планки VEX для высокопрочных валов отсутствуют. Тем не менее, в металлическом структурном компоненте можно просверлить специальное отверстие и установить на металл высокопрочную шестерню или высокопрочную звездочку с монтажными отверстиями. Затем высокопрочный вал можно вставить через металлический компонент и шестерню/звездочку. Установленная шестерня/звездочка действует как стопорная планка, позволяющая валу приводить в движение металлический компонент. При наличии специальных инструментов одно из отверстий в металлической пластине или металлическом стержне можно расширить до квадратного отверстия размером ¼ дюйма с помощью протяжки, чтобы изготовить специальную стопорную пластину для большого вала. В настоящее время на вторичном рынке имеется поставщик, который продает металлические прутки VEX разной длины с отверстием, расширенным до квадрата размером ¼ дюйма.

Стопорная планка приводного вала	Замки-бары	Металлический стержень с проточенным отверстием ¼”

Примеры захвата вала

Сборка свободного вращения

Бывают ситуации, когда крепление шестерни, звездочки, металлического компонента или колеса к валу может оказаться нежелательным. В этом случае компонент (колесо или металлическая конструкция) будет иметь монтажные отверстия и монтироваться на ведомую или «выходную» сторону зубчатой или звездочковой приводной системы. Ведомая шестерня или ведомая звездочка и колесо могут использовать вставки с круглыми отверстиями, чтобы обеспечить им свободное вращение на валу. Колесо или металлический компонент, установленный на ведомой шестерне/звездочке, будет вращаться от ведущей (входной) шестерни или ведущей звездочки и цепи, а не от вала, на который оно установлено. Свободно вращающийся узел не имеет дополнительного трения, возникающего при вращении как вала, так и узла.

Реальность робота

Поддержка и захват валов являются важным аспектом сборки робота. Будь то игра в классе или отборочный матч на крупном соревновании по робототехнике, нет ничего более удручающе, чем смотреть на поле и видеть шестерню, колесо или звездочку робота, лежащую на земле, или перемещать джойстик на контроллере робота, но ничего не происходит, потому что вал выскользнул из двигателя.

Угроза безопасности:

Точки защемления Следите за тем, чтобы пальцы, одежда, провода и другие предметы не попали между движущимися компонентами.

Валы и крепеж можно приобрести по адресу https://www.vexrobotics.com/vexedr/products/motion.