Cara efektif untuk menggerakkan poros tunggal dengan banyak motor?

Untuk menghindari pertanyaan "mengapa tidak menggunakan motor yang lebih besar", saya seorang mentor sekolah menengah untuk tim robotika FTC (First Tech Challenge), dengan sedikit latar belakang mekanik / perangkat keras yang lembut. Mereka agak terbatas dalam apa yang diizinkan untuk digunakan, khususnya motor. Motor DC hingga 8x1,5 ft-lb 12v, maks.

Tahun ini mereka menemukan masalah yang membutuhkan lebih banyak daya angkat, yang dapat membantu gearing, tetapi untuk mendapatkan lift mereka membutuhkan biaya banyak kecepatan, yang dalam kompetisi yang sangat singkat (~ 2 menit), merupakan trade off yang mahal ketika ada kebutuhan untuk naik dan turun sering.

Kemungkinan yang telah saya pertimbangkan (dan belum sempat dipusingkan, tapi saya sedang mencoba untuk meneliti dan mendapatkan masukan dari para insinyur lebih baik dari saya sendiri ..)

Memiliki dua motor yang secara langsung menggerakkan gigi yang sama pada poros sepertinya jawaban pertama yang jelas, tetapi rentan kesalahan (tergelincir keluar dari sinkronisasi dan berpotensi menggiling).
Dua motor yang menggerakkan dua katrol terpisah pada poros yang digerakkan, yang secara teoritis harus mendapatkan daya tanpa masalah gangguan gigi.

Saya berencana melakukan percobaan dan tes anak-anak, tetapi karena pengalaman ME saya sangat lemah, saya meminta masukan.

— coba tangkap
sumber

Jika motor memiliki sumbu yang melaluinya, Anda dapat memasangkannya dalam garis, poros ke sumbu (poros umum) tanpa gearing di antaranya.

— SF.

Jawaban:

Sebuah diferensial adalah perangkat mekanis yang dirancang untuk melakukan apa yang Anda usulkan. Ini akan memungkinkan kedua motor berputar dengan laju yang sedikit berbeda sambil tetap menggabungkan daya. Penggunaan diferensial yang paling umum adalah pada drivetrain mobil yang digunakan untuk memberi daya pada kedua roda dari satu mesin sambil tetap memungkinkan roda berputar pada laju yang berbeda, yaitu bertindak dalam arti sebaliknya dari aplikasi yang Anda cari .

— Chris Mueller
sumber

Itu fantastis, saya akan melihatnya. :)

— trycatch

Lihat film klasik 1930-an ini singkat dari Chevrolet berjudul "Around the Corner". Video ini adalah penjelasan paling ringkas dan sederhana dari perangkat diferensial yang pernah saya temukan. Tidak hanya menjelaskan masalah memotivasi diferensial, tetapi juga bagaimana penyesuaian tambahan sederhana menghasilkan gigi diferensial: youtu.be/F40ZBDAG8-o

— Paul

@ Paul Itu penjelasan yang bagus dan jelas tentang cara kerjanya. Terima kasih untuk tautannya.

— Chris Mueller

Sementara diferensial mekanis melakukan apa yang Anda minta, Anda tidak benar-benar membutuhkannya.

Anda dapat menghubungkan dua motor listrik identik secara bersamaan pada poros yang sama. Tidak ada "menyelinap keluar dari sinkronisasi" karena tidak ada masalah sinkronisasi di tempat pertama. Drive kedua motor sama dan keduanya akan berkembang mendekati torsi yang sama. Yang satu memiliki torsi yang sedikit lebih banyak daripada yang lain, tetapi kedua torsi masih bertambah. Tidak ada salahnya dalam sedikit ketidakcocokan.

Dalam kasus terburuk, Anda mengendarai satu motor penuh dan yang lainnya tidak sama sekali. Motor yang tidak rusak hanya akan menambah sedikit beban gesekan ke poros selama sambungan listriknya dibiarkan terbuka. Selama Anda mengendarai setiap motor cukup keras sehingga akan berputar pada kecepatan poros itu tanpa beban, itu tidak akan memperlambat apa pun. Anda harus menggerakkan kedua motor secara signifikan berbeda untuk satu untuk menambah torsi ke poros sementara yang lain menambahkan hambatan.

Ini mengasumsikan bahwa Anda tidak memiliki pengontrol loop tertutup yang mencoba mengatur kecepatan motor. Selama pengontrol Anda hanya mengubah tegangan ekivalen efektif yang dilihat motor, langsung menghubungkan kedua motor itu baik-baik saja.

— Olin Lathrop
sumber

Hm benarkah? Entah bagaimana saya membayangkan kasus terburuk akan menjadi sesuatu seperti satu motor berjalan pada X rpm dan yang lainnya baik berjalan pada kekuatan dua fraksi, menyebabkan gigi kadang-kadang bertemu atau sesuatu. Tapi saya kira motor bertenaga tinggi akan terus mendorong?

— trycatch

@tryc: Dengan kedua motor terhubung ke poros yang sama, keduanya akan selalu berjalan pada kecepatan yang sama. Saya tidak melihat bagaimana gigi gigi ada hubungannya dengan ini karena Anda akan menggunakan skrup poros. Tidak perlu ada persneling antara kedua motor. Pada kecepatan tertentu, satu-satunya pertanyaan adalah berapa banyak torsi (positif atau negatif) yang diberikan motor ke poros. Dengan motor model yang sama terhubung secara elektrik, torsi pada tegangan dan kecepatan yang sama akan cukup dekat. Bahkan jika satu, katakanlah, 80% dari yang lain, tidak ada kerugian nyata akan dilakukan selain kurang optimal penggunaan motor.

— Olin Lathrop

Jika motor adalah tipe DC magnet permanen dan memiliki papan nama yang sama tetapi karakteristik yang berbeda (karena inkonsistensi manufaktur) lebih baik untuk menghubungkan secara seri daripada paralel. Ini karena motor bertindak sebagai dinamo, menghasilkan tegangan balik yang harus diatasi oleh tegangan yang diberikan. Contoh: 2 motor, satu dengan tegangan balik 10V pada kecepatan tertentu, yang lain dengan tegangan balik 11V. Keduanya memiliki resistansi 1 ohm. Hubungkan mereka ke suplai 12V, motor A menarik (12-10) / 1 = 2 amp, motor B menarik (12-11) / 1 = 1 amp. Torsi sebanding dengan arus, sehingga ada arus / torsi yang berbeda di setiap motor.

— Level River St

Anda dapat menghindari masalah ini dengan memilih dua motor nominal 6V dan menghubungkannya secara seri, sehingga mereka pasti memiliki arus yang sama melalui masing-masing (dan karenanya torsi yang hampir identik). Meskipun dalam kedua kasus Anda harus berpikir tentang apa efek kegagalan satu motor akan memiliki yang lain.

— Level River St

"Aku tidak melihat bagaimana gigi gigi ada hubungannya dengan ini karena kamu akan menggunakan skrup poros." Oh OH. Aku bahkan tidak berpikir untuk meminta mereka berdua secara langsung MENGEMUDI PERANGKAT SAMA. Dalam pikiran saya, saya akan: Motor A gear driving -> gear on shaft <- Motor B gear driving Dan saya melihat potensi satu gigi tergelincir dan tidak selaras dengan gear pada poros dan menyebabkan grinding / catching.

— trycatch

Kopling dua motor dulu jadi masalah. Mereka akan menyeimbangkan keduanya dengan memantau penarikan saat ini di antara mereka dan keseimbangan. Menggabungkan dua motor tidak lagi menjadi masalah dengan munculnya drive digital, yang dapat saling berpasangan satu sama lain. Ini memecahkan kopling lama dari dua poros dengan poros jack.

— pengguna14175
sumber