Skip to main content

Ghid motor

Motoarele de curent continuu de 12 volți sunt principalii motori ai roboților FTC®. Ele sunt utilizate pentru alimentarea transmisiei, intek-urilor, ascensoarelor și a altor mecanisme.

Alegerea unui motor

Motoare legale​

Motoarele de 12 V sunt strict controlate de regulile FTC®. Începând cu sezonul 2020-2021, singurele motoare legale FTC sunt următoarele:

Cu excepția motorului REV Core Hex , care este discutat separat, toate celelalte motoare de mai sus au structuri foarte asemănătoare. Ele constau din următoarele componente.

  • Bare Motor. În toate cazurile de mai sus, acesta este un motor de 12 V de tip RS-555, cu viteză liberă în jur de 6.000 RPM și curent de blocare în jur de 10 A. Specificațiile motorului postate de diferiți furnizori pot fi ușor diferite, dar diferența se datorează în principal metodelor de testare diferite. În viața reală, motoarele Bare utilizate de motoarele AndyMark NeveRest , motoarele REV Robotics HD Hex și motoarele goBILDA sunt practic identice. Cele mai fiabile specificații pot fi găsite în secțiunea Peak Power and Motor Curves .
  • Cutie de viteze. Cutia de viteze este atașată în partea din față a motorului și reduce viteza în timp ce crește momentul forței. De exemplu, o cutie de viteze 20:1 reduce viteza cu un factor de 20, rezultând o viteză fără sarcină de aproximativ 300 rpm. Consultați Reducerea angranjului. O cutie de viteze conține, de asemenea, axul de ieșire (de obicei, profil D de 6 mm; motoarele REV folosesc un ax hexagonal de 5 mm) și găuri de montare. Cutia de viteze poate fi înlocuită; acest lucru este legal FTC, dar necesită anumite abilități.
  • Encoder. Atașat la spatele motorului și protejat de un capac din plastic, encoderul conține un senzor care înregistrează rotația axului motorului . Poate fi conectat la hub-urile REV și utilizat pentru controlul precis al vitezei motorului sau rotirea într-o anumită poziție.

Deoarece motorul Bare este similar pentru toate motoarele discutate mai sus, alegerea motorului potrivit este dictată de cutia de viteze: raportul de transmisie , tipul axului de ieșire și ușurința de montare.

Cutii de viteze​

Există două tipuri de cutii de viteze: cu roți dințate și planetare (cunoscute și ca orbitale). Structura și diferența lor interioară sunt discutate în detaliu în secțiunea Interne cutie de viteze . Pentru echipele noi, este suficient să știți că dintre cele două, cutiile de viteze planetare sunt puțin mai scumpe, dar mai fiabile. Cutiile de viteze cu roți dințate se pot dezlipi sub sarcini de șoc (de exemplu, când robotul dvs. lovește un perete), necesitând înlocuirea cutiei de viteze. Din acest motiv, se recomandă utilizarea cutiei de viteze planetare în cazurile de utilizare cu sarcină mare, cum ar fi transmisiile.

Cutii de viteze și motoare disponibile​

danger

Cutiile de viteze cu roți dințate NU sunt recomandate datorită duratei de viață mai scurte și rezistenței mecanice mai mici în comparație cu cutiile de viteze planetare. Dacă cumpărați motoare noi, este recomandat să cumpărați motoare care au cutie de viteze planetară. Trebuie avut grijă să nu puneți sarcină pe axul de ieșire al unei cutii de viteze cu roți dințate. În special, motoarele cu angrenaje cu roți dințate NU ar trebui utilizate în aplicații cu sarcină mare, cum ar fi transmisia.

Motoarele cu cutii de viteze cu roți dințate includ motoarele AndyMark NeveRest Classic (în raporturi 40:1 și 60:1), motorul REV HD Hex 40:1 Spur și motoarele cu angrenaj cilindric goBILDA din seria 5201 Yellow Jacket. Toate oferă eficacitate și fiabilitate similare, așa că alegerea dvs. este dictată în primul rând de comoditatea montării și conectării la restul designului dvs. (de exemplu, dacă utilizați kitul REV, probabil că ar trebui să alegeți motorul REV HD Hex , deoarece folosește același ax hexagonal de 5 mm ca și restul sistemului REV).

  • Cutiile de viteze din seria 5201 goBILDA sunt mult mai ieftine decât cele ale REV sau ale lui Andymark; dacă acesta este un lucru bun sau rău depinde de tine. Ei folosesc conexiunea bullet destul de neobișnuită (în lumea FTC) pentru alimentare. Cu toate acestea, ele sunt acum întrerupte. Axul de ieșire este un arbore D de 6 mm.
  • Motor REV HD Hex Planetary 40:1 - Acest motor vine doar într-un raport de 40:1, dar folosește aceleași conexiuni (JST VH) ca și Hubul de control și extindere REV pentru alimentare, ceea ce înseamnă că nu există cabluri adaptoare. Axul de ieșire este un ax hexagonal de 5 mm . REV UltraHex are un orificiu hexagonal de 5 mm care trece prin mijlocul unui ax hexagonal de 1/2” , ceea ce face ca adaptarea acestui motor la orice lungime la UltraHex și, prin extensie, a axului hexagonal de 1/2”, este foarte ușoară.
  • Motoarele Andymark NeveRest Classic vin în câteva rapoarte diferite, care sunt 40:1 și 60:1. Axul de ieșire este un ax D de 6 mm și, ca toate motoarele NeveRest, utilizează Anderson PowerPole pentru a se conecta la putere. Acest conector este poate cel mai robust dintre cele enumerate aici.

Cutii de viteze planetare​

Cutiile de viteze planetare standard includ motoarele orbitale Andymark NeveRest , motorul planetar REV 20:1 și motoarele cu manta galbenă din seria 5202/5203/5204 ale goBILDA .

Oricare dintre aceste cutii de viteze „standard” este mai robustă decât cutiile de viteze cu roți dințate. Cutiile de viteze cu roți dințate, la fel ca și cutiile de viteze de la diferiți furnizori, deși nu sunt interschimbabile, sunt comparabile în ceea ce privește dimensiunile. Încă o dată, principalul lucru de luat în considerare este reducerea dorită, conexiunile motorului dorite și tipul de ax de ieșire dorit .

  • goBILDA Yellow Jacket are cea mai variată selecție de rapoarte ale cutiei de viteze, cu prea multe pentru a fi enumerate aici, dar utilizează conexiunea bullet destul de neobișnuită pentru putere. Axul de ieșire este un ax D de 6 mm sau 8 REX (hex de 7 mm rotunjit la 8 mm).
  • Motor planetar REV HD Hex - Acest motor vine doar într-un raport de 20:1, dar folosește aceleași conexiuni ( JST-VH ) ca și hub-ul REV de expansiune și control pentru alimentare, ceea ce înseamnă că nu există cabluri adaptoare. Axul de ieșire este un ax hexagonal de 5 mm . REV UltraHex are un orificiu hexagonal de 5 mm care trece prin mijlocul unui ax hexagonal de 1/2” , ceea ce face adaptarea acestui motor la orice lungime la UltraHex și, prin extensie, un ax hexagonal de 1/2” foarte ușoară. Raportul motorului HD Hex este de 20:1.
  • Motoarele Andymark NeveRest Orbital vin în două rapoarte , 3,7:1 și 20:1. Axul de ieșire este un ax D de 6 mm și, ca toate motoarele NeveRest, utilizează Anderson PowerPole pentru a se conecta la putere. Acest conector este poate cel mai robust dintre cele enumerate aici.
  • Cutie de viteze REV UltraPlanetary - UltraPlanetary este o cutie de viteze planetară personalizabilă, proiectată pentru FTC. Cele trei opțiuni de cutie de viteze sunt 3:1, 4:1 și 5:1 și pot fi combinate pentru a crea un raport personalizat. Este posibilă utilizarea de la una până la trei cutii de viteze pentru un raport minim de 3:1 și maxim 125:1.
note

În timp ce REV listează etapele UltraPlanetary ca 3:1, 4:1 și 5:1, rapoartele lor reale de transmisie sunt ușor diferite. Consultați manualul utilizatorului REV UltraPlanetary pentru rapoartele de transmisie exacte.

UltraPlanetary a fost menit să ofere echipelor personalizare maximă fără factorul limitator tipic - costul ridicat. Costul total pentru cutia de viteze în trei trepte și motor este o valoare excepțional de bună pentru un motor personalizabil. În plus, UltraPlanetary are un ax de ieșire hexagonal de 5 mm , care permite echipelor să personalizeze lungimea axului.

Alegerea cutiei de viteze potrivite​

Pentru utilizare regulată, oricare dintre cutiile de viteze planetare se va potrivi nevoilor dumneavoastră. Cutiile de viteze planetare sunt doar puțin mai scumpe, dar se laudă cu o performanță și o eficiență mai bună, o capacitate de încărcare mai mare și o capacitate mai bună pentru sarcinile de șoc decât cutiile de viteze drepte. Compensațiile, costul și zgomotul mecanic, nu sunt aproape niciodată un factor.

tip

Deoarece ambele tipuri de cutii de viteze sunt atât de asemănătoare ca preț pentru rapoarte similare, recomandăm, în general, utilizarea unui planetar în detrimentul unei cutii de viteze cu roți dințate.

Dacă dețineți deja cutii de viteze cu roți dințate, încercați să le utilizați în situații de sarcină redusă și folosiți motoare planetare pe trenul dvs. de transmisie.

Pentru reduceri mici, poate fi mai economic să alegeți un motor pe care îl dețineți deja și să construiți un stop extern folosind angrenaje, lanț sau curele. Ar trebui să se reducă din nou la axul de ieșire dorit, raportul de transmisie dorit și, pentru UltraPlanetary, dacă doriți posibilitatea de a schimba piesele din mers.

Componentele interne ale cutiilor de viteze

În principiu, o cutie de viteze este doar o colecție de angrenaje și o carcasă care le conectează. Cutiile de viteze au un raport de ieșire , reducerea finală a vitezelor între intrarea motorului și axul final de ieșire .

tip

Reducerea vitezei

Cunoscut și ca raport de transmisie. În orice sistem rotațional de transmisie a puterii (care implică de obicei motoare și servomotoare în FTC®), un raport de transmisie definește atât numărul de rotații ale intrării sistemului, cât și numărul de rotații ale ieșirii.

De exemplu, un motoreductor NeveRest 20 constă dintr-un motor NeveRest nemodificat și o cutie de viteze planetară care are un raport de transmisie de 20:1 (sau, cum se spune, „20 la 1”). Aceasta înseamnă că, pentru ca axul de ieșire al cutiei de viteze să se rotească o dată, axul de intrare al motorului trebuie să se rotească de 20 de ori. Raporturile de transmisie sunt una dintre cele mai importante considerente de proiectare despre o componentă de transmisie a puterii.

Orice motor sau servo FTC are două proprietăți: viteza și cuplajul (sau forța de rotație). Aceste două proprietăți sunt invers proporționale, ceea ce înseamnă că odată ce crește viteza scade cuplajul și invers. De exemplu, dacă cineva dorește să facă un mecanism mai rapid în detrimentul cuplajului prin dublarea vitezei acelei cutii de viteze 20:1, acesta ar reduce raportul de transmisie cu un factor de 2. Deoarece 20 împărțit la 2 este 10, noul raport ar fi de 10:1 (aceasta se numește pregătire). Cu toate acestea, dacă se dorește să se dubleze cuplajul, făcând sistemul mai puternic și mai robust în detrimentul vitezei, acesta ar crește raportul de viteză cu un factor de 2, lăsându-i cu un raport de 40:1 (acesta se numește angrenaj).

Cele mai obișnuite modalități de angrenare în sus sau în jos sunt utilizarea cutiilor de viteze, angrenajelor, pinioanelor și scripeților cu curea, toate există în diferite dimensiuni.

În FTC, cutiile de viteze pot fi mai comune decât credeți - fiecare motor are o cutie de viteze atașată la el. Aceste cutii de viteze sunt unul dintre următoarele două tipuri: cu roți dințate sau planetare. Mai jos oferim o analiză detaliată a fiecăruia dintre aceste tipuri de cutii de viteze. Doar pentru clarificare, cutiile de viteze de mai jos sunt separate de motorul de bază.

Cutii de viteze cu roți dințate​

tip

Cutie de viteze cu roți dințate

Are roți dințate drepte care sunt stivuite una peste alta. Reducerea vitezelor se realizează prin angrenaje de dimensiuni diferite pe același plan.

Cutiile de viteze drepte sunt un aranjament de rapoarte de transmisie , adesea stivuite pentru a obține un raport compus mare (de exemplu 40:1). Fiecare raport individual are doar două trepte - una poate fi 8:1, alta poate fi 5:1, dar raportul final va fi 40:1. Aceste cutii de viteze sunt utilizate în seria Andymark NeveRest Classic și motoarele goBILDA din seria 5201, precum și în motoarele REV HD Hex . Datorită naturii modului în care sunt construite aceste cutii de viteze, fiecare reducere are doar câțiva dinți din fiecare treaptă cuplată, iar acei dinți suportă întreaga sarcină a cutiei de viteze. Este ușor să deteriorați o cutie de viteze din cauza șocului, iar dacă o treaptă se rupe, întreaga cutie de viteze va înceta să funcționeze.

tip

Nu este recomandată utilizarea cutiilor de viteze cu roți dințate pentru aplicații cu sarcină mare, cum ar fi transmisii sau brațe. În schimb, utilizați cutii de viteze planetare.

alt_text

Exemplu de cutie de viteze cu roți dințate. Observați cum toate treptele se îmbină cu o singură altă rotiță.

Avantajele cutiilor de viteze cu roți dințate​

În general, cutiile de viteze cu roți dințate sunt mai ieftine decât cutiile de viteze planetare. Cu toate acestea, în FTC această modificare a prețului este adesea minimă. O cutie de viteze planetară 20:1 de la REV este cu doar 4 USD mai mult decât o cutie de viteze 20:1.

Cutiile de viteze cu roți dințate de la diferiți furnizori nu sunt interschimbabile. Cu toate acestea, ele sunt comparabile și practic nu se pot distinge în performanță. Principalul lucru de luat în considerare aici este reducerea dorită, conexiunile dorite la motor și tipul de ax de ieșire dorit.

Cutii de viteze planetare​

Cutiile de viteze planetare folosesc un sistem mai complex de angrenaje pentru a obține o reducere robustă într-un spațiu compact. În ingineria auto, angrenajele planetare pot atinge câteva rapoarte diferite fără a schimba dimensiunea angrenajului, dar toate cutiile de viteze planetare pe care le veți vedea în FTC ating doar un singur raport de transmisie.

tip

Angrenaj planetar

Angrenajele planetare constau dintr-un angrenaj central (angrenajul solar) care are roți dințate mai mici (angrenaje planetare) care se rotesc în jurul său. Raza exterioară are o roată dințată care ține celelalte roți dințate pe loc.

Cutiile de viteze planetare sunt utilizate în seria Andymark Orbital, unele motoare planetare și ultraplanetare REV HD Hex și selecția largă de motoare cu angrenaje planetare goBILDA . În plus, AndyMark vinde câteva cutii de viteze planetare aftermarket numite NeveRest Sport și 57 Sport. După cum puteți vedea din graficul de mai jos, există mai mulți dinți închiși pe treaptă decât în ​​cutia de viteze cu roți dințate.

alt_text

Exemplu de treaptă cutie de viteze planetară. Observați cum angrenajul solar se integrează cu mai multe trepte.

Avantajele cutiilor de viteze planetare​

  • Jocul este mai mic decât echivalentul cutiei de viteze cu roți dințate. Jocul este definit ca mișcarea pierdută cauzată de golurile dintre părți. Acest lucru poate fi explicat cu ușurință prin plasarea unei roți sau a unui angrenaj pe axul unui motor și rotirea ușoară a acesteia. Piesa ar trebui să se poată mișca puțin fără a avea o forță considerabilă. Acest lucru se datorează faptului că este imposibil ca dinții angrenajului din interiorul cutiei de viteze să se integreze perfect și este același lucru pentru lanț și pinioane sau orice altă formă de transmisie a puterii. Cu toate acestea, cutiile de viteze planetare au un joc mai mic, deoarece au mai puține trepte de viteze.
  • Eficiența este mai bună decât la cutiile de viteze cu roți dințate. O cutie de viteze obișnuită în două trepte este eficientă cu aproximativ 85%, în timp ce majoritatea cutiilor de viteze planetare în două trepte sunt eficiente în proporție de 94%.
  • Capacitatea de încărcare este mai mare pentru cutiile de viteze planetare. Acest lucru se datorează faptului că au mai mulți dinți angajați în fiecare etapă, ceea ce împrăștie sarcina.
tip

Acest lucru înseamnă că cutiile de viteze planetare nu se vor rupe la fel de ușor atunci când sunt utilizate în aplicații cu sarcină mare, cum ar fi transmisiile.