Ефективні способи приводу одного вала з кількома двигунами?

Щоб вирішити питання "чому б не використати більший мотор", я наставник середньої школи для команди з робототехніки FTC (First Tech Challenge), дещо м'яке механічне / апаратне тло. Вони дещо обмежені у тому, що їм дозволяється використовувати, зокрема, моторам. Двигуни постійного струму до 8x 1,5 фут-фунт 12 В постійного струму, макс.

Цього року вони зіткнулися з проблемою необхідності більшої сили підйому, що може допомогти передачам, але щоб отримати підйомник, вони потребували великої швидкості, що в дуже короткому (~ 2 хв.) Змаганні виявилося дорогою торгівлею, коли виникла потреба часто йти вгору і вниз.

Можливості, які я розглядав (і ще не встиг зіпсуватись, але я намагаюся досліджувати та отримувати вклад від інженерів краще, ніж я.)

Наявність двох двигунів, які безпосередньо приводять ту саму передачу на вал, здається, першою очевидною відповіддю, але схильною до помилок (вислизання з синхронізації та шліфування потенційно)
Два двигуни, що ведуть два окремих шківи на веденому валу, які теоретично повинні набирати потужності без проблем із заклинюванням передач.

Я планую на те, щоб діти експериментували і тестували, але оскільки мій досвід роботи з МЕ надзвичайно слабкий, я вимагаю вкладу.

— пробірка
джерело

Якщо у двигунів вісь проходить увесь шлях, ви можете з'єднати їх по лінії, осі до осі (загальний вал), не перемикаючи передачі між ними.

— СФ.

Відповіді:

Диференціал являє собою механічний пристрій , призначений для того, що ви пропонуєте. Це дозволить обом двигунам обертатися з дещо різними швидкостями, зберігаючи при цьому потужність. Найбільш поширене використання диференціала в приводі автомобіля, в якому він використовується для живлення обох коліс від одного двигуна, при цьому все ще дозволяє колесам крутитися з різною швидкістю, тобто діє в зворотному сенсі від програми, яку ви шукаєте. .

— Кріс Мюллер
джерело

Це фантастично, я розберуся в цьому. :)

— trycatch

Перегляньте цей класичний фільм 1930-х років із Chevrolet під назвою "Навколо кута". Це відео є найбільш стислим і простим поясненням диференціальної передачі, яку я коли-небудь знаходив. Мало того, що це пояснює проблему мотивації диференціала, але і як просто додаткові налаштування призводять до диференціалу: youtu.be/F40ZBDAG8-o

— Paul

@Paul Це добре зрозуміле пояснення того, як це працює. Дякуємо за посилання

— Кріс Мюллер

Хоча механічний диференціал робить те, що ви просите, це вам не дуже потрібно.

На одному валу можна з'єднати два однакових електродвигуни. Немає «вислизання з синхронізації», оскільки в першу чергу немає проблеми синхронізації. Заженуть два двигуни однаково, і обидва будуть розвиватися близько до однакового крутного моменту. У одного буде трохи більше крутного моменту, ніж у іншого, але два крутних моменти все ж додаються. У невеликій невідповідності шкоди немає.

У гіршому випадку ви керуєте одним мотором повністю, а другим - зовсім. Незрілий мотор просто додасть трохи вала на вал до тих пір, поки його електричні з'єднання залишаться відкритими. Поки ви будете вести кожен двигун досить сильно, щоб він обертався з такою швидкістю вала без навантаження, він нічого не сповільнить. Вам потрібно буде загнати два двигуни значно по-різному, щоб один додав крутний момент валу, а інший додав тягу.

Це передбачає, що у вас немає контролера замкнутого циклу, який намагається регулювати швидкість двигуна. Поки ваш контролер змінює лише ефективну еквівалентну напругу, яку бачить двигун, непогано підключати два двигуни.

— Олін Латроп
джерело

Гм, справді? Якимось чином я уявляв, що найгіршим випадком буде щось на зразок одного двигуна, що працює на X об / хв, а інший або працює з якоюсь потужністю з двох фракцій, викликаючи випадкові зубці зубів або щось подібне. Але я гадаю, що двигун з підвищеною потужністю буде продовжувати штовхати речі?

— пробір

@tryc: Обидва двигуни, підключені до одного валу, обидва завжди працюватимуть з однаковою швидкістю. Я не бачу, як зуби зубчастих коліс мають щось спільне з цим, як ви б використовували вали зчеплення. Немає необхідності в жодній передачі між двома двигунами. При заданій швидкості єдине питання полягає в тому, який обертаючий момент (позитивний чи негативний) двигун надає на вал. З тими ж двигунами, які підключаються електрично, крутний момент при однаковій напрузі та швидкості буде майже близьким. Навіть якщо одне, скажімо, 80% іншого, не буде заподіяно жодної реальної шкоди, крім менш оптимального використання двигунів.

— Олін Латроп

Якщо двигуни постійного типу постійного магніту мають однакову табличку, але різні характеристики (через невідповідності виготовлення), краще підключати послідовно, ніж паралельно. Це відбувається тому, що двигуни виконують роль динамо, виробляючи зворотну напругу, яку необхідно подолати прикладеною напругою. Приклад: 2 двигуни, один із задньою напругою 10В з деякою швидкістю, другий із задньою напругою 11В. Обидва мають опір 1 Ом. Підключіть їх до джерела живлення 12 В, мотор A притягує (12-10) / 1 = 2 ампера, мотор B тягне (12-11) / 1 = 1 ампер. Крутний момент пропорційний струму, тому в кожному моторі є різний струм / крутний момент.

— Річка Рівня Св

Ви можете уникнути цієї проблеми, замість того, щоб вибрати два номінальних 6В двигуна та з'єднати їх послідовно, так що вони обов'язково матимуть однаковий струм через кожен (і, отже, практично однаковий крутний момент). Хоча в обох випадках слід подумати про те, який ефект матиме несправність одного двигуна на інший.

— Річка Рівня Св

"Я не бачу, як зуби зубчастих коліс мають щось спільне з цим, як ви б використовували вали зчеплення". Ой. ОН. Я навіть не думав про те, щоб вони обидва Прямо водили той самий вал. У голові я йшов: Рушійний двигун A -> шестерня на валу <- привід двигуна B, і я побачив потенціал, коли одна передача зісковзне та вийде із синхронізації із шестірнею на валу, і спричинить задирку / захват.

— пробір

З'єднання двох двигунів раніше було проблемою. Вони врівноважуватимуть їх, відстежуючи поточний розрив між ними та балансуючи. З'єднання двох двигунів більше не є проблемою з появою цифрових накопичувачів, які можуть з'єднуватися один з одним. Це вирішує стару муфту двох валів з валом домкрата.

— користувач14175
джерело