Вплоть до студенческого чемпионата по баскетболу 2008 года переносные баскетбольные подставки, обычные для больших спортивных арен, управлялись вручную. Spalding, один из старейших и наиболее известных в мире брендов спортивных товаров, увидел эту возможность. Под давлением быстро приближающегося «Финала четырех» они приступили к разработке моторизованного бэкстопа, который мог выполнять эту работу автоматически – менее чем за минуту.

Инженеры-конструкторы Spalding проделали большую подготовительную работу и внесли “10 футов электронных таблиц” в таблицу проектирования. В сотрудничестве с командой инженеров Groschopp они приступили к разработке двигателя, отвечающего требованиям по подъему и опусканию за 25 секунд.

Основной проблемой при проектировании было требование к крутящему моменту. Автоматическая операция обратного останова требовала, чтобы мотор-редуктор поднимал более 600 фунтов. Поскольку груз был расположен на конце шарнирного рычага, это усилило воздействие веса и обеспечило расчетный общий требуемый крутящий момент более чем в 700 дюймах.

“Передача достаточного крутящего момента в коробку передач была одной из самых сложных задач. Нам пришлось использовать двигатель по стандартной схеме 110 В переменного тока на 20 ампер, что ограничивало возможности”, — сказал Лорен Камстра, инженер Groschopp applications по проекту. “Нам также пришлось точно рассчитать требуемый крутящий момент в каждой из точек подъема, что сделало это еще более сложной инженерной задачей”.

Ножницеобразное действие подъемного механизма в сочетании с нагрузкой на конце шарнирного рычага означало, что крутящий момент менялся в разных точках на протяжении всего рабочего цикла. “В нашей тестовой 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 4250 об/мин и прямоугольной коробкой передач с высоким крутящим моментом и передаточным отношением мощности 30:1. Использование 115 В переменного тока с повышением напряжения трансформатора до 230 В переменного тока и выпрямителя дало 180 вольт постоянного тока — и достаточный крутящий момент, чтобы плавно и бесшумно поднять обруч и запустить часы в течение 25 секунд. Тестирование включало испытание на пятилетний срок службы (2000 циклов) и проверку на потребляемый ток, чтобы исключить перегрузку цепи.

Уложившись в сроки «Финала четырех», Spalding теперь продает свой портативный упор с механизмом автоматического подъема (ALM) как колледжам, так и профессиональным командам, что позволяет производить настройку в один шаг без использования инструментов.

Вызов

• Высокий крутящий момент для подъема тяжелого стеклянного баскетбольного щита и стрелковых часов, расположенных на конце поворотной стрелы, весом 600 фунтов
• 25 секунд, чтобы поднять и опустить бэкборд на десять футов (до регулируемой высоты обруча)
• Общий расчетный требуемый крутящий момент составляет 702 дюйма в фунтах
• Источник питания 110 В переменного тока по схеме 20 ампер

Решение

• Двигатель постоянного тока, работающий при 180 В постоянного тока, в сочетании с прямым 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 дополнительной мощности
• Испытанный срок службы до 2000 циклов, или 5 лет

ТЯЖЕЛАЯ РАБОТА
Контрольный список проектирования

Требования к крутящему моменту
При расчете требований к крутящему моменту важно учитывать положение. В таком приложении, как это, при переменном (движущемся) положении груза крутящий момент также будет изменяться – он НЕ линейный.При тестировании обязательно измерьте потребляемый двигателем ток, а затем используйте эти данные для расчета крутящего момента. Определение точки максимального крутящего момента (исходя из самого высокого значения тока) позволяет убедиться, что мотор-редуктор имеет правильные размеры для надежной работы во всем диапазоне движения.

Для получения полных спецификаций двигателя-редуктора посетите http://www.groschopp.com