Вплоть до студенческого чемпионата по баскетболу 2008 года переносные баскетбольные стойки, обычно устанавливаемые на крупных спортивных аренах, управлялись вручную. Компания Spalding, один из старейших и наиболее известных в мире брендов спортивных товаров, увидела в этом возможность. Под давлением быстро приближающегося «Финала четырех» они разработали моторизованную опору, которая могла бы выполнять эту работу автоматически – менее чем за минуту.
Инженеры-проектировщики Spalding провели большую работу и воплотили в дизайне “10-футовые таблицы”. В сотрудничестве с командой инженеров Groschopp они приступили к разработке двигателя, отвечающего требованиям к 25-секундному подъему и опусканию.
Основной проблемой при проектировании было требование к крутящему моменту. Для автоматизированной операции обратного хода требовалось, чтобы мотор-редуктор поднимал более 600 фунтов. Поскольку груз был расположен на конце шарнирно-сочлененного рычага, это усиливало воздействие веса и обеспечивало расчетную общую потребность в крутящем моменте более 700 фунтов.
“Одной из самых сложных задач было обеспечить достаточный крутящий момент в коробке передач. Нам пришлось использовать двигатель по стандартной схеме 110 В переменного тока мощностью 20 ампер, что ограничивало возможности”, — сказал Лорен Камстра, инженер-технолог Groschopp, участвовавший в проекте. — Нам также пришлось точно рассчитать требуемый крутящий момент в каждой точке подъема, что сделало эту задачу еще более сложной инженерной задачей”.
Действие подъемного механизма, напоминающего ножницы, в сочетании с нагрузкой на конец шарнирно-сочлененного рычага привело к тому, что крутящий момент менялся в разных точках на протяжении всего рабочего цикла. “На нашей испытательной установке в местном колледже мы контролировали силу тока на протяжении всего цикла”, — добавил Камстра. — Затем мы использовали данные о силе тока и MOTORTEC™ для расчета крутящего момента на основе потребляемого двигателем тока”.
После тщательных расчетов и испытаний был выбран мотор-редуктор постоянного тока с постоянными магнитами (PMDC) со скоростью вращения 4250 об/мин и прямоугольной коробкой передач с высоким крутящим моментом и передаточным отношением 30:1. При напряжении 115 В переменного тока с повышением напряжения трансформатором до 230 В переменного тока и выпрямителем вырабатывается напряжение 180 В постоянного тока и достаточный крутящий момент для плавного и бесшумного подъема обруча и дробовика в течение 25 секунд. Тестирование включало проверку на пятилетний срок службы (2000 циклов) и проверку на потребление тока, чтобы исключить перегрузку цепи.
В соответствии с последними четырьмя сроками компания Spalding теперь продает свой портативный упор с механизмом автоматического подъема (ALM) как командам колледжей, так и профессиональным командам, что позволяет выполнять установку в один шаг без инструментов.
Вызов
• Высокий крутящий момент для подъема тяжелого стеклянного баскетбольного щита и стрелочных часов, установленных на конце поворотной стрелы, весом 600 фунтов.
• 25 секунд на то, чтобы поднять и опустить щиток на десять футов (до установленной высоты обруча).
• Общая расчетная потребность в крутящем моменте составляет 702 фунта
• Источник питания 110 В переменного тока по схеме 20 А
Решение
• Двигатель постоянного тока, работающий при напряжении 180 В постоянного тока, оснащен прямоугольным редуктором с высоким крутящим моментом (30:1), соединенным с массивным ходовым винтом диаметром 1½ дюйма
• Поднимает упор весом 600 фунтов за 25 секунд
• Трансформатор и выпрямитель, преобразующие 110 В переменного тока в 180 В постоянного тока для получения дополнительной мощности
• Испытанный срок службы составляет 2000 циклов, или 5 лет
ТЯЖЕЛАЯ РАБОТА
Контрольный список по проектированию
Требования к крутящему моменту
При расчете требуемого крутящего момента важно учитывать его положение. В случае применения, подобного этому, при переменном (подвижном) положении груза крутящий момент также будет изменяться – он НЕ является линейным.При тестировании обязательно измеряйте потребляемый ток двигателя, а затем используйте эти данные для расчета крутящего момента. Определение максимального значения крутящего момента (по максимальному значению тока) позволяет убедиться, что мотор-редуктор имеет правильные размеры для надежной работы во всем диапазоне движения.
Для получения полной информации о технических характеристиках редукторного двигателя посетите веб-сайт http://www.groschopp.com
Свежие комментарии