Maneiras eficazes de acionar um único eixo com vários motores?

Para evitar a pergunta "por que não usar um motor maior", sou mentora do ensino médio de uma equipe de robótica da FTC (First Tech Challenge), com um pouco de experiência em mecânica / hardware. Eles são um pouco limitados no que podem usar, principalmente nos motores. Até 8x motores de 12v CC de 1,5 pés-lb, máx.

Este ano, eles se depararam com o problema de precisar de mais força de elevação, o que a engrenagem poderia ajudar, mas, para obter a sustentação, eles precisavam de muita velocidade, o que em uma competição muito curta (~ 2 minutos) era uma troca cara quando havia uma necessidade de subir e descer com frequência.

Possibilidades que eu considerei (e ainda não tive tempo de mexer, mas estou tentando pesquisar e obter informações dos engenheiros melhor do que eu ..)

Ter dois motores dirigindo diretamente a mesma marcha no eixo parece ser a primeira resposta óbvia, mas propensa a erros (sair de sincronia e triturar potencialmente).
Dois motores que acionam duas polias separadas no eixo acionado, que teoricamente devem ganhar potência sem os problemas de obstrução da engrenagem.

Estou planejando que as crianças experimentem e testem, mas, como minha experiência com EM é extremamente fraca, solicito informações.

— trycatch
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Se os motores tiverem um eixo completo, você poderá acoplá-los em linha, eixo a eixo (eixo comum) sem engrenagens no meio.

— SF.

Respostas:

Um diferencial é um dispositivo mecânico projetado para fazer exatamente o que você propõe. Isso permitirá que os dois motores girem a taxas ligeiramente diferentes enquanto ainda combinam a potência. O uso mais comum de um diferencial está no sistema de transmissão de um automóvel, no qual é usado para acionar as duas rodas de um motor enquanto ainda permite que as rodas giram a taxas diferentes, ou seja, agindo no sentido inverso do aplicativo que você está procurando .

— Chris Mueller
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Isso é fantástico, vou analisar isso. :)

— trycatch

Confira este clássico filme dos anos 30, da Chevrolet, intitulado "Around the Corner". Este vídeo é a explicação mais concisa e simples da engrenagem diferencial que eu já encontrei. Não só explicar o problema motivador diferencial, mas também como simples ajustes incrementais resultar na engrenagem diferencial: youtu.be/F40ZBDAG8-o

— Paul

@ Paul Essa é uma boa explicação clara de como funciona. Obrigado pelo link.

— Chris Mueller

Enquanto um diferencial mecânico faz o que você pede, você realmente não precisa dele.

Você pode conectar dois motores elétricos idênticos no mesmo eixo. Não há "escorregando para fora da sincronização" porque não há um problema de sincronização em primeiro lugar. Dirija os dois motores da mesma forma e ambos desenvolverão quase o mesmo torque. Um terá um pouco mais de torque que o outro, mas os dois torques ainda aumentam. Não há mal em um pouco de incompatibilidade.

Na pior das hipóteses, você aciona um motor na sua totalidade e o outro não. O motor não acionado adicionará apenas uma pequena carga de atrito ao eixo, desde que suas conexões elétricas sejam deixadas abertas. Enquanto você acionar cada motor com força suficiente para que ele gire nessa velocidade do eixo sem carga, isso não reduzirá a velocidade. Você precisaria acionar os dois motores de maneira significativamente diferente para que um adicionasse torque ao eixo enquanto o outro adicionava arrasto.

Isso pressupõe que você não possui um controlador de circuito fechado que está tentando regular a velocidade do motor. Desde que o seu controlador esteja alterando apenas a tensão equivalente efetiva que o motor vê, a conexão direta dos dois motores está correta.

— Olin Lathrop
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Hum, sério? De alguma forma, imaginei que o pior caso seria algo como um motor funcionando a X rpm e o outro funcionando a uma potência não de duas frações, causando os dentes ocasionalmente se encontrarem ou algo assim. Mas suponho que o motor de alta potência continue empurrando as coisas?

— Trycatch

@tryc: Com os dois motores conectados ao mesmo eixo, ambos sempre funcionam na mesma velocidade. Não vejo como os dentes da engrenagem têm algo a ver com isso, pois você usaria acopladores de eixo. Não há necessidade de engrenagens entre os dois motores. A uma determinada velocidade, a única questão é quanto torque (positivo ou negativo) o motor está colocando no eixo. Com o mesmo modelo de motor conectado eletricamente, o torque na mesma voltagem e velocidade será bem próximo. Mesmo que um seja, digamos, 80% do outro, nenhum dano real será causado além do uso otimizado dos motores.

— Olin Lathrop

Se os motores são do tipo DC de ímã permanente e têm a mesma placa de identificação, mas com características diferentes (devido a inconsistências de fabricação), é melhor conectar em série do que em paralelo. Isso ocorre porque os motores agem como dínamos, produzindo uma tensão de retorno que deve ser superada pela tensão aplicada. Exemplo: 2 motores, um com tensão de retorno 10V em alguma velocidade, outro com tensão de retorno 11V. Ambos têm resistência de 1 ohm. Conecte-os a uma fonte de 12V, o motor A aciona (12-10) / 1 = 2 amperes, o motor B aciona (12-11) / 1 = 1 amp. O torque é proporcional à corrente, portanto, há corrente / torque diferente em cada motor.

— Level River St

Você pode evitar esse problema selecionando dois motores nominais de 6V e conectando-os em série, para que eles tenham a mesma corrente em cada um (e, portanto, torque praticamente idêntico). Embora em ambos os casos você deva pensar sobre o efeito que a falha de um motor terá no outro.

— Level River St

"Não vejo como os dentes da engrenagem têm algo a ver com isso, pois você usaria acopladores de eixo". Oh. OH Eu nem pensei em ter os dois dirigindo diretamente o mesmo eixo. Em minha mente, eu estava pensando: Motor A de engrenagem -> engrenagem no eixo <- Motor B - engrenagem de acionamento E vi o potencial de uma engrenagem escorregar e ficar fora de sincronia com a engrenagem no eixo e causar desgaste / travamento.

— Trycatch

O acoplamento de dois motores costumava ser um problema. Eles equilibrariam os dois monitorando o empate atual entre eles e o equilíbrio. O acoplamento de dois motores não é mais um problema com o advento dos drives digitais, que podem emparelhar-se entre si. Isso resolve o antigo acoplamento de dois eixos com um eixo de macaco.

— user14175
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