Эффективные способы привода одного вала с несколькими двигателями?

Чтобы ответить на вопрос «почему бы не использовать более мощный двигатель», я являюсь наставником средней школы для команды робототехники FTC (First Tech Challenge) с небольшим опытом работы в области механики и оборудования. Они несколько ограничены в том, что им разрешено использовать, в частности двигатели. Макс. Макс.

В этом году они столкнулись с проблемой потребности в большей грузоподъемности, с которой могли бы помочь передачи, но чтобы получить подъем, они нуждались в высокой скорости, что в очень короткой (~ 2 минуты) конкуренции было дорогостоящим компромиссом, когда была необходимость часто подниматься и опускаться.

Возможности, которые я рассмотрел (и у меня еще не было времени возиться, но я стараюсь исследовать и получать информацию от инженеров лучше, чем я сам)

Наличие двух двигателей, непосредственно приводящих в движение одну и ту же шестерню на валу, кажется первым очевидным ответом, но подверженным ошибкам (вылетает из синхронизации и потенциально может размолоть).
Два двигателя приводят в движение два отдельных шкива на ведомом валу, которые теоретически должны набирать мощность без проблем с зацеплением передачи.

Я планирую провести детские эксперименты и тесты, но так как мой опыт работы с ME очень слабый, я собираю информацию.

— попробуй поймать
источник

Если двигатели имеют ось, проходящую до конца, вы можете соединить их в линию, ось к оси (общий вал) без зацепления между ними.

— SF.

Ответы:

Дифференциал представляет собой механическое устройство , предназначенное для того, что вы предлагаете. Это позволит двум моторам вращаться с немного разными скоростями при одновременном объединении мощности. Самым распространенным применением дифференциала является трансмиссия автомобиля, в которой он используется для приведения в действие обоих колес от одного двигателя, в то же время позволяя колесам вращаться с разной скоростью, т.е. действуя в обратном смысле от приложения, которое вы ищете. ,

— Крис Мюллер
источник

Это фантастика, я посмотрю на это. :)

— trycatch

Посмотрите этот классический короткометражный фильм 1930-х годов от Chevrolet под названием «Вокруг угла». Это видео является самым кратким и простым объяснением дифференциала, который я когда-либо обнаруживал. Это объясняет не только проблему мотивации дифференциала, но и то, как простые инкрементные регулировки приводят к дифференциалу: youtu.be/F40ZBDAG8-o

— Пол

@Paul Это хорошее четкое объяснение того, как это работает. Спасибо за ссылку.

— Крис Мюллер

В то время как механический дифференциал делает то, что вы просите, вам это не нужно.

Вы можете соединить два одинаковых электродвигателя вместе на одном валу. Там нет «проскальзывания из синхронизации», потому что нет проблемы синхронизации в первую очередь. Управляйте двумя двигателями одинаково, и оба будут развивать примерно одинаковый крутящий момент. Один из них будет иметь немного больший крутящий момент, чем другой, но два крутящих момента все же добавят. В небольшом несоответствии нет вреда.

В худшем случае вы полностью управляете одним двигателем, а другим - совсем нет. Неприводной двигатель будет просто добавлять небольшую фрикционную нагрузку на вал, пока его электрические соединения остаются открытыми. Пока вы двигаете каждый двигатель достаточно сильно, чтобы он мог вращаться на той же скорости вала без нагрузки, он не будет замедлять работу. Вам нужно будет по-разному управлять двумя двигателями, чтобы один из них добавлял крутящий момент к валу, а другой - для увеличения сопротивления.

Это предполагает, что у вас нет контроллера с обратной связью, который пытается регулировать скорость двигателя. Пока ваш контроллер изменяет только эффективное эквивалентное напряжение, которое видит двигатель, прямое подключение двух двигателей - это нормально.

— Олин Латроп
источник

Хм, правда? Каким-то образом я представлял, что наихудшим случаем будет что-то вроде одного двигателя, работающего на X оборотах в минуту, а другой - с частотой вращения не более двух фракций, из-за чего иногда встречаются зубы, или что-то в этом роде. Но я полагаю, двигатель с более высокой мощностью будет продолжать двигаться вперед?

— trycatch

@tryc: если оба двигателя подключены к одному валу, оба будут работать с одинаковой скоростью. Я не понимаю, как зубья зубчатых колес имеют какое-либо отношение к этому, так как вы использовали бы соединители вала. Нет необходимости в каких-либо передачах между двумя двигателями. На данной скорости единственным вопросом является то, какой крутящий момент (положительный или отрицательный) двигатель прикладывает к валу. С двигателями той же модели, подключенными электрически, крутящий момент при том же напряжении и скорости будет довольно близок. Даже если один, скажем, 80% от другого, никакого реального вреда не будет, если не использовать оптимальное использование двигателей.

— Олин Латроп

Если двигатели постоянного тока с постоянными магнитами имеют одинаковую шильдик, но разные характеристики (из-за несоответствий в производстве), лучше подключать последовательно, чем параллельно. Это потому, что двигатели действуют как динамо-машины, создавая обратное напряжение, которое должно быть преодолено приложенным напряжением. Пример: 2 двигателя, один с обратным напряжением 10 В на некоторой скорости, другой с обратным напряжением 11 В. Оба имеют сопротивление 1 Ом. Подключите их к источнику питания 12 В, двигатель A потребляет (12-10) / 1 = 2 А, двигатель B потребляет (12-11) / 1 = 1 А. Крутящий момент пропорционален току, поэтому у каждого двигателя разные ток / крутящий момент.

— Уровень Река St

Вы можете избежать этой проблемы, выбрав вместо этого два номинальных двигателя 6 В и подключив их последовательно, чтобы они имели одинаковый ток через каждый (и, следовательно, практически одинаковый крутящий момент). Хотя в обоих случаях вы должны подумать о том, какое влияние окажет отказ одного двигателя на другой.

— Уровень Река St

«Я не понимаю, как зубья зубчатых колес имеют какое-либо отношение к этому, так как вы использовали бы соединители вала». Ой. ОЙ. Я даже не думал о том, чтобы они оба ПРЯМО ВОДЯТ ТО ЖЕ ВАЛ. Я думал: «Привод шестерни мотора A -> шестерня на валу» - Привод шестерни мотора B И я увидел, что одна шестерня может проскальзывать и не синхронизироваться с шестерней на валу и вызывать заточку / зацепление.

— trycatch

Соединение двух двигателей раньше было проблемой. Они будут уравновешивать оба, отслеживая текущую ничью между ними и балансом. Соединение двух двигателей больше не является проблемой с появлением цифровых приводов, которые могут соединяться друг с другом. Это решает старую муфту двух валов с валом домкрата.

— user14175
источник