Des moyens efficaces pour entraîner un seul arbre avec plusieurs moteurs?

Pour éviter la question «pourquoi ne pas utiliser un moteur plus gros», je suis un mentor de lycée pour une équipe de robotique FTC (First Tech Challenge), avec un peu d'expérience en mécanique / matériel. Ils sont quelque peu limités dans ce qu'ils sont autorisés à utiliser, les moteurs en particulier. Jusqu'à 8 moteurs CC 12v de 1,5 lb-pi, max.

Cette année, ils ont rencontré le problème d'avoir besoin de plus de puissance de levage, avec laquelle les engrenages pourraient aider, mais pour obtenir l'ascenseur dont ils avaient besoin, il fallait beaucoup de vitesse, ce qui en une très courte (~ 2 minutes) compétition, était un compromis coûteux lorsque il fallait monter et descendre fréquemment.

Possibilités que j'ai envisagées (et que je n'ai pas encore eu le temps de jouer, mais j'essaie de rechercher et d'obtenir des contributions d'ingénieurs mieux que moi ..)

Avoir deux moteurs entraînant directement le même engrenage sur l'arbre semble être la première réponse évidente, mais sujette aux erreurs (glissement de synchronisation et meulage potentiellement).
Deux moteurs entraînant deux poulies distinctes sur l'arbre mené, qui devraient théoriquement gagner en puissance sans les problèmes de blocage des engrenages.

Je prévois de faire expérimenter et tester les enfants, mais comme mon expérience ME est extrêmement faible, je sollicite des commentaires.

— trycatch
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Si les moteurs ont un axe traversant, vous pouvez les coupler en ligne, axe à axe (arbre commun) sans engrenage entre les deux.

— SF.

Réponses:

Un différentiel est un appareil mécanique conçu pour faire exactement ce que vous proposez. Il permettra aux deux moteurs de tourner à des vitesses légèrement différentes tout en combinant la puissance. L'utilisation la plus courante d'un différentiel est dans la transmission d'une automobile dans laquelle il est utilisé pour alimenter les deux roues d'un moteur tout en permettant aux roues de tourner à des vitesses différentes, c'est-à-dire en agissant dans le sens inverse de l'application que vous recherchez. .

— Chris Mueller
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C'est fantastique, j'examinerai cela. :)

— trycatch

Découvrez ce court métrage classique des années 30 de Chevrolet intitulé "Around the Corner". Cette vidéo est l'explication la plus concise et la plus simple de l'engrenage différentiel que j'ai jamais trouvée. Non seulement cela explique le problème motivant le différentiel, mais aussi comment de simples ajustements incrémentiels entraînent le différentiel: youtu.be/F40ZBDAG8-o

— Paul

@Paul C'est une belle explication claire de son fonctionnement. Merci pour le lien.

— Chris Mueller

Alors qu'un différentiel mécanique fait ce que vous demandez, vous n'en avez pas vraiment besoin.

Vous pouvez connecter deux moteurs électriques identiques ensemble sur le même arbre. Il n'y a pas de "glissement de synchronisation" car il n'y a pas de problème de synchronisation en premier lieu. Entraînez les deux moteurs de la même façon et les deux développeront près du même couple. L'un aura légèrement plus de couple que l'autre, mais les deux couples s'ajoutent toujours. Il n'y a aucun mal à un petit décalage.

Dans le pire des cas, vous conduisez un moteur au maximum et l'autre pas du tout. Le moteur non entraîné ajoutera juste une petite charge de friction à l'arbre tant que ses connexions électriques resteront ouvertes. Tant que vous conduisez chaque moteur suffisamment fort pour qu'il tourne à cette vitesse d'arbre sans charge, cela ne ralentira rien. Vous devez entraîner les deux moteurs de manière très différente pour que l'un ajoute du couple à l'arbre tandis que l'autre ajoute de la traînée.

Cela suppose que vous n'avez pas de contrôleur en boucle fermée qui essaie de réguler la vitesse du moteur. Tant que votre contrôleur ne modifie que la tension équivalente effective détectée par le moteur, la connexion directe des deux moteurs est correcte.

— Olin Lathrop
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Hm, vraiment? D'une manière ou d'une autre, j'imaginais que le pire des cas serait quelque chose comme un moteur tournant à X tr / min et l'autre fonctionnant à une puissance non fractionnée de deux, provoquant parfois la rencontre des dents ou quelque chose du genre. Mais je suppose que le moteur plus puissant continuera de faire avancer les choses?

— trycatch

@tryc: Avec les deux moteurs connectés au même arbre, les deux fonctionneront toujours à la même vitesse. Je ne vois pas comment les dents d'engrenage ont quelque chose à voir avec cela, car vous utiliseriez des coupleurs d'arbre. Il n'y a aucun besoin d'engrenages entre les deux moteurs. À une vitesse donnée, la seule question est de savoir quel couple (positif ou négatif) le moteur met sur l'arbre. Avec les mêmes modèles de moteurs connectés électriquement, le couple à la même tension et vitesse sera assez proche. Même si l'un est, disons, à 80% de l'autre, aucun réel préjudice ne sera fait si ce n'est moins que l'utilisation optimale des moteurs.

— Olin Lathrop

Si les moteurs sont de type DC à aimant permanent et ont la même plaque signalétique mais des caractéristiques différentes (en raison d'incohérences de fabrication), il est préférable de les connecter en série qu'en parallèle. En effet, les moteurs agissent comme des dynamos, produisant une tension de retour qui doit être surmontée par la tension appliquée. Exemple: 2 moteurs, l'un avec une tension de retour 10V à une certaine vitesse, l'autre avec une tension de retour 11V. Les deux ont une résistance de 1 ohm. Connectez-les à une alimentation 12V, le moteur A tire (12-10) / 1 = 2 ampères, le moteur B tire (12-11) / 1 = 1 ampère. Le couple est proportionnel au courant, il y a donc un courant / couple différent dans chaque moteur.

— Level River St

Vous pouvez éviter ce problème en sélectionnant à la place deux moteurs 6 V nominaux et en les connectant en série, afin qu'ils soient sûrs d'avoir le même courant à travers chacun (et donc un couple pratiquement identique). Cependant, dans les deux cas, vous devez réfléchir à l'effet que la panne d'un moteur aura sur l'autre.

— Level River St

"Je ne vois pas comment les dents d'engrenage ont quelque chose à voir avec cela, car vous utiliseriez des coupleurs d'arbre." Oh. OH. Je n'ai même pas pensé à les faire CONDUIRE DIRECTEMENT LE MÊME ARBRE. Dans mon esprit, j'allais: Entraînement du moteur A -> engrenage sur l'arbre <- Entraînement du moteur B Et j'ai vu un potentiel pour qu'un engrenage glisse et se désynchronise avec l'engrenage sur l'arbre et provoque un meulage / accrochage.

— trycatch

Le couplage de deux moteurs était un problème. Ils équilibreraient les deux en surveillant le tirage actuel entre eux et l'équilibre. Le couplage de deux moteurs n'est plus un problème avec l'avènement des entraînements numériques, qui peuvent se coupler entre eux. Cela résout l'ancien accouplement de deux arbres avec un arbre de vérin.

— user14175
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