Лего-извадка от книги - речник/ лексика (EN/BG) - Lego-vocabulary (EN/BG) - trial
|
This book supports your
creativity.
The MINDSTORMS NXT is not
a plastic model. I don't want you to be satisfied with just building works
which appear in manuals and CD-ROMs.If the original works only for you can be
created, this is the MINDSTORMS NXT, and this is the LEGO bricks. However,
some basic knowledge, experience and knacks are necessary to create the
original works.
This book is for you to
get "something" related to the basic knowledge, experience and
knacks.
In this book, there is a
plenty of "ideas" about the basic, small and simple mechanism. If
you put together these ideas or remodel works in this book, you can easily
build your own works. Please make this book the starting point, and enjoy
building works with the MINDSTORMS NXT.
All
of works in this book is not perfect.
All of works in this book is not yet
finished. However, it does not mean that "Mechanism does not work"
or "Sensors do not work".The works in this book were built as
simple as possible, as you can understand their mechanism and movement well.
They are not decorated to look better. Also they are not reinforced for
bearing movement of long time either. Therefore please add seasoning of your
style to your works when using my works in this book.
This book is slightly unkind.
In manuals attached to the MINDSTORMS
NXT and the LEGO series, each procedure of building is explained one by one.
This book is not kind like those. There are a plenty of pictures of works
looking from various angles. At first, you may use your head to choose and
connect parts. But according as your experience and knowledge increase, your
imagination will expand. I would like to ask for patience to you a little.
Enjoying with LEGO bricks is
real.
The modern society is
filled with virtual things. I am anxious about children growing up without
knowing reality. The MINDSTORMS NXT and the LEGO bricks are real. Children
hear the sound of motors and gears. Sometimes they have a pain because their
fingers are caught in gears. It is real, and it is a valuable experience. The
MINDSTORMS NXT is an expensive toy. However, I think that it is the
intellectual education toy which is never wasted even if you buy it for
children. Of course, I recommend it to the adults who have a heart of a child
as well.
|
стр 2 от
Симпъл машини
Тази книга подкрепя креативността
Финалните
компклети сред които МАЙНДСТОРМС NXT не е просто пластмасов модел. Затова ми се иска да не бъдете само
удовлетворни от
преповтарянето на показани в
упътванията “строежи“, които се появяват и в ръководства в CD-та. Ако може да бъде създадено нещо оригинално-интересно
само от
вас, то в случая това може да стане чрез
тухли LEGO Техник и части включени в комплекта
МАЙНДСТОРМС NXT. Въпреки това, някои основни познания, опит и начини на свързване на частите и тухлите са необходими, за да достигнете до
оригинални модели.
....
В тази книга, има представени някои
"идеи" за основни малки механизми, които ако се съберат или преподредят, лесно можете да осъществите своя собствена идея. Така че, направете тази книга отправна точка, и се наслаждавайте
на строителни работи!
.....
Йошихито
Исогава
|
|
Въведение
Лего
Техник е предназначен за създаването на модели с подвижни части, като тези,
които се ползват в Лего Майндстормс. Поредицата от книги Лего Техник – книжка
с идеи, е неофициален Лего наръчник за видове сглобки, който предлага стотици
идеи и примери за прострояване на механизми с Техник. Тук
представени модели се фокусират на зъбчатите и / спираловидни -
спиралообразни части и трансмитерите - предавките на мощности/сила .
Строенето
с Лего
Лего-тухлите
и гредите не са направени да се поместват на само едно място или по
само един опрелен начин. Твоето въображение и комбинативност е твоят
Пътеводител, когато строиш с Лего и ти можеш на поставяш тухли/греди и други
Лего-елементи заедно по много начини, за да изградиш почти безкраен брой
механизми. След построяването на модел според картинки-скици с инструкции или дори без насоки, и с твоя комплект-набор от части,
опитвай се да построиш вариации на модела или се опитай да вдигнеш в
прострнството съвсем нова идея. Именно тук започва и истинския свят на
Лего-творенията.
Ти
си създател – създаваш и си креативен – имаш идеи и ги осъществяваш
Книгата
Лего Техник – книжка с идеи: Прости механизми или на шега казано – Обикновени
машинарии е пълна с фотографии и мини-проекти и показва различни начини
за строене с Лего-части със зъбци и тухли/греди. Проектите могат да се комбинират,
може да се добавя декорация-украса – да се прави дизайн към всеки модел
– т.е. впоследствие човек може да достига до осъществяването на свои идеи за
механизми и модели. А в бъдеще - да ги раздвижва – и дори да ги програмира с
компютър, така че те да извършват много забавни или полезни действия.
Има
ли думи в книжката?
Освен
настоящото краткото въведение, в книжката почти няма
думи. Наместо това могат да се намерят поредици от снимки с все
по-усложняващи се модели, създадени да демонстрират строителни техники. Това
е книжка с идеи и е за въображението. Тя няма да ти казва, какво да видиш или
мислиш, когато гледаш фотосите, а по-скоро чрез нея бих искал да окуража
всеки да интерпретира/комбинира по свой собствен начин различните елементи.
Защото ако казвам, какво да се гледа ще гледаш през моите очи. А аз се
надявам, че гледайки моите моделчета, през Вашите очи, Вашата собствена
креативност и въображение да Ви доведат до изобретяването на Ваши собствени
Лего-модели и построения.
Йошихито
Исогава
|
http://sariel.pl/2009/09/gears-tutorial/
Kmiec, Pawel --- Pawel "Sariel" Kmiec (Author) Пауъл Кмиеч - Полша
|
’ve attempted to cover my entire
knowledge on gears in an accessible manner. The tutorial you’re about to read
should hopefully be useful both to beginners and to experienced builders. For
better clarity it was divided into sections.
Contents:
1. Introduction to gears
2. Basic rules
3. Types of gears
4. Gear ratios
5. Efficiency
6. Backlash
7. Appendixes
|
В настоящия
курс, намеренията ми бяха да разкрия цялото си знание за зъбчатите/
спираловидни или общо казано зацепващи части-предавки по достъпен начин. Този
материал е предназначен както за начинаещи, така и за напреднали
Лего-техници-строители. За по-голяма яснота съм разделил тескста на следните
части: За по-голяма яснота съм разделил тескста на следните части: 1.
Въведение в зъбчатите зацепващи части
- 1. Introduction to gears ; 2. Основни
правила - 2. Basic rules , 3. Видове зъбчати зацепващи части - 3. Types of gears , 4 Видове
връзки сглобки между зъбчатите зацепващи части
4. Gear ratios 5.
Ефикасност - 5. Efficiency 6. Засечки -6. Backlash -
|
|
1. Introduction to gears
Gears
can be obviously used with all kinds of drive, be it an electric motor, a
manual crank, a wind turbine, a mill wheel, whatever. For the purposes of this
document we assume that drive is provided by an electric motor, because it’s
a popular solution with Lego Technic, and one with constant properties that
can be transformed with gears.
Every
motor has its mechanical power, specific for a given type of motor. A number
of types of Lego motor exists, some types offering greater power than the
others. The important thing is that mechanical power of a motor consists of
two factors: speed and torque. These are the two properties we can transform
using gears.
Speed
is simply the number of rotations of a driveshaft that the given motor
produces within a given time interval. The higher the speed, the more
rotations we get. In mechanics, speed is usually measured with RPM, that is
Revolutions Per Minute. One RPM means one revolution of the motor’s
driveshaft per minute – which is really slow. Most of the Lego motors offers
more than 100 RPM.
Torque is the strength
with which the driveshaft is rotated. The higher the torque - въртящ момент , the more difficult it is to
stop the driveshaft. Therefore motors which offer high torque are usually
preferred to the other, because they can drive heavier vehicles or more
complex mechanisms than the motors with low torque. The torque is measured in
N.cm, and all we need to know is that the more N.cm, the stronger the motor.
|
Въведение в
зъбчатите зацепващи части
Зъбчатите зацепващи части могат да бъдат
използвани във всякакви видове задвижвания/задвижващи механизми – без
знвачение дали за електро мотор - an electric motor,, ръчна манивела/колянов вал - a manual crank, вятърна турбина - wind
turbine, мелничен механизъм -
a mill wheel и др. За целта на този текст, нека приемем, че
задвижването се прави от електро мотор, защото това е популярно приложение
при Лего Техник и едно от основните неща, които могат да се трансфоримират
чрез зацепващи зъбчати части.
Всеки мотор-двикагел притежава механична
сила/мощност - mechanical power, която е специфична, според дадения вид двигател.
Саществуват много видове Лего-двигатели-мотори - Lego motor,
сред които някои предлагат по-голяма мощност спрямо други. Важното в случая е
че механичната сила на двигателя се определя от два фактора – скорост и
въртящ момент - speed and torque. Това са две качества/свойства, които могат да се
трансформират с помощта на зацепващи
части.
Скоростта - Speed е просто казано броя на завъртанията /ротиции/ на
задвижващите части /валове/, които се правят от даден мотор-двигател за
определен период /интервал/ от време. Колкото е по-висока скоростта - толкова
повече са и броя на завъртанията на колелата. В механиката /наука-подраздел
от физиката/, скоростта обикновенно се измерва с обобороти в минута – об./мин. - Revolutions Per Minute. Един оборот в
минута /60 секунди/ на задвижващ вал/механизъм – всъщност е доста бавно
движение. Повечето от Лего-двигателите предлагат повече от 100 об./мин -
RPM.
Моментът
на завъртане /въртящият моемнт/ - Torque е
силата, с която задвижващият вал се завърта. По просто казано момент на сила,
изразяваща въздействието на сила върху въртяща се система. Която сила е
разположена на разстояние от нейната ос - център на въртене. Той е равен на
произведението от големината на силата и разстоянието от нейното направление
до оста на въртене. Това разстояние се нарича рамо на момента. Така, коклкото
по-висок е въртящия момент /напр. 1 колело е по-висощко/, толкова по-трудно е
да се спре задвижването/задвижващия механизъм. Нерядко двигатели, с по-висок
въртящ момент са предпочитани пред други , защото могат да задвижват по-тежки
и сложни машини/механизми от мотори с нисък въртящ момент. Въртящият момент
се измерва в нютон-метри (N•m), а това, което трябва да знаем, че колкото са
повече единиците N•m , че толкова е по-силен двигателя-мотора - . The torque
is measured in N.cm, and all we need to know is that the more N.cm, the
stronger the motor..
|
|
The mechanical power
is, in a certain simplification, the quotient of torque and speed. If we
increase torque and/or speed, the mechanical power will be increased
accordingly. In fact, the torque of a motor is constant – it can’t be changed
without changing the motor’s construction. The speed, on the other hand,
depends on the voltage at which the motor is powered. The higher the voltage,
the higher the speed, which allows to increase the motor’s mechanical power
by manipulating the voltage of its power supply. The official standard for
Lego motors is 9V voltage, which is equal to the voltage of six AA batteries.
The recently released Lego rechargeable battery provides 7.4V. It means that
the motors powered from the battery have lower mechanical power than the ones
powered from the AA batteries, but this is just a theory, because the voltage
provided by the AA batteries decreases over time, and the voltage provided by
the Lego battery remains more or less constant. Some experiments are done
with motors powered at 12V, and though the motors produce higher mechanical
power under these conditions, it should be noted that they were designed for
9V, not 12V, and it may result in a fatal damage to the motors. In this
document we assume that all motors run at the same voltage, whether it’s 9V
or less. You can find an exhaustive description of the performance of
specific Lego motors here.
|
Ако опростим,
Механичната сила/мощност е отношението
между въртящия момент и скоростта - the quotient of torque and speed. Ако
увеличим - increase въртящия момент и / или скоростта, съответно ще се
увеличи и механичната мощ. В действителност, въртящият момент на двигателя е
постоянна - не може да се променя, без да промени конструкцията на двигателя.
Скоростта, от своя страна, зависи от напрежението на електрическото
захранване /от волтажа/ depends on the voltage, с което се захранва
двигателя. Колкото по-високо е напрежението /напр. по-високи са волтовете на
батерията/, толкова по-голяма е скоростта, което позволява да се увеличи
механичната енергия на мотора чрез манипулиране на напрежението на
електрическото захранване - The higher the voltage, the higher the speed,
which allows to increase the motor’s mechanical power by manipulating the
voltage of its power supply. Официалният стандарт за Лего-двигателите е 9 V
/волта/ - което е равно на 6 батерии АА ако всяка от тях е по 1 волт и
половина. Скоро пуснатите на пазара Лего-презарешдащи се батерии са 7.4V -
Lego rechargeable battery. А това означава, че при такова захранване, че
моторите-двигатели имат по-малка механична мощност/сила - lower mechanical
power, но това е само на теория, защото захранването чрез батерии АА намалява
с времето - the voltage provided by the AA batteries decreases over time, а
захранването чрез Лего-презареждаща батерия остава остава повече или по-малко
постоянно and the voltage provided by the Lego battery remains more or less
constant.. Разбира се правени са и някои такива експерименти: на мотори-двигатели
да се подава напрежение от 12V - чрез
което се произвежда по-висока механична сила. Но трябва да се подчертае че
моторите са направени за 9V, а не за
12V, и че това може да увреди моторите-двигателите. В този текст, ние ще приемем, че всички двигатели
се задвижват с едно и също захранване – напр. с 9 волта или с по-малко. А
относно Лего-двигателите-мотори – доста изчерпателно описание за тях можете
да намерите на следния интернет адрес http://www.philohome.com/motors/motorcomp.htm
|
http://www.philohome.com/motors/motor.htm - Lego® Technic Motor
(43362) internals
http://www.philohome.com/motors/motor.htm - Lego® Technic Motor
(43362) internals
|
What do we need the speed and
torque for? That is actually different for each mechanism. Consider a model
of a sport car – we want it to be light and fast. It means that we certainly
need large speed, but not the torque, because a light vehicle requires little
torque to move. Using gears, we can transform torque into speed, or speed
into torque. There are two very important, but very simple rules for that:
– if we drive a large gear with a
small gear, we increase the torque but decrease the speed (that is called
gearing down)
– if we drive a small gear with a large
gear, we increase the speed but decrease the torque (that is called gearing
up)
|
Защо са ни необходими познания за
скоростта и въртящия момент - speed and torque? Те са различни за всеки
отделен различен механизъм. Ако разгледаме модел на спортна кола - sport car
– бихме искали тя да е лека и бърза -
we want it to be light and fast. За това със сигурност ни трябва
висока/голяма скорост - large speed, но не и висок въртящ момент - but not
the torque, защото леките спортни модели имат нужда само от малък/нисък
въртящ момент, за да се движат. Чрез използването за зацепващи-зъбчати механизми,
можем да трансформираме въртящия момент в скорост и обратно – скоростта във
въртящ момент. Съществуват две много важни, но прости правила за това:
– ако задвижвате голямо зъбчато
колело със малко зъбчато колело, ще увеличим въртящия момент, но ще намалим
скоростта (-това е така нареченото намаляване на оборотите - gearing down) -
– if we drive a large gear with a small gear, we increase the torque but
decrease the speed (that is called gearing down)
– ако задвижваме малко зъбчато
колело чрез голямо зъбчато колело, ще увеличим скоростта, но ще намалим
въртящия момент (- което се нарича – увеличаване на оборотите - gearing up) –
if we drive a small gear with a large gear, we increase the speed but
decrease the torque (that is called gearing up)
|
|
The best thing is that we can
transform part of one property to increase the other, we don’t need to
transform all of it. In the case of our sport car it means that we can pick a
drive motor, and use the second of the aforementioned rules to gain extra
speed at the cost of some needless torque. How much torque can we transform
depends mainly on the car’s weight, so it’s a different value for every
model. Experienced builders can estimate the range of possible transformation
knowing just the vehicle’s weight and the type of the motor used to drive it.
The basic rule is: speed and torque are inversely proportional. It means that
if we decrease the speed twice, the torque is increased twice.
A different example would be a
rail crossing barrier. We can raise or lower it with motor, but the nominal
speed of any motor will be probably too large. A barrier should take at least
several seconds to be fully raised or lowered, and most of the Lego motors
run at more than 100 RPM. We need to use gears to get rid of this needless
speed, and in exchange for that we will get extra torque, which can be used
to operate a longer and heavier barrier. In this case, we use the first of
the aforementioned rules.
Now that we know what
gears can do, let’s have some theory.
|
Най-хубавото нещо тук е, че по
този начин, преобразувайки/трансформирайки едно качество/свойство, може да се
да подсилим друго - we can transform part of one property to increase the
other, и че така не трябва да се променят всички други елементи. В случая със
спортната кола, например, това означава, че можем да вземем един двигател -
drive motor, но и да използваме и втори според правилата rules, описани
по-горе, за да спечелим повече скорост - to gain extra speed на цената на
само няколко излишни въртящи момента - some needless torque. Въпросът за това
- колко броя въртящи моменти ще трябва да трансформираме, зависи/се определя
основно от тежестта на колата - the car’s weight, т.е. стойностите са
различни за различните модели. Опитни монтьори/строители - Experienced
builders могат лесно да определят обхвата от необходими /възможни
транформации, знаейки само тежестта на колата и вида на мотора-двигател, с
който тя се задвижва. Основното правило е че: скоростта и въртящият момент са
обратно пропорционални - The basic rule is: speed and torque are inversely
proportional.. Това означава, че ако се намали скоростта два пъти, че
въртящият момент ще се увеличава два пъти и обратно It means that if we
decrease the speed twice, the torque is increased twice.
Напр. ако разгледаме случай с
бариера на железопътен прелез - a rail
crossing barrier/която се задвижва от двигател-мотор/ ще видим че той е обратен. Повдигането и свалянето на
бариерата трябва да отнеме няколко секунди, за да бъде напълно повдигата и
свалена - fully raised or lowered, а повечето от двигателите Лего се движат с
повече от 100 об.в мин. Т.е. ние ще трябва да използваме допълнителни
приспособления, за да се отървем от ненужната скорост - to get rid of this
needless speed, в замяна на което, ще получим допълнителен въртящ момент - ,
and in exchange for that we will get extra torque, който може да се използва,
за да работят по-дълги и по-тежки бариера - to operate a longer and heavier
barrier. В този случай, ние използваме първото от посочените по-горе правила.
Сега, когато знаем какво могат да
направят зацепващите елементи, нека да видим нещата малко по-теоретично.
|
|
2. Basic rules
In
the first section we have learned the two rules of transferring torque into
speed or speed into torque. We know what to use the gears for, and now we
will learn how to use them. We will need a number of notions for that.
We
can talk about using gears to transform motor’s properties when there are no
less that two gears meshed, each set on a separate axle. The gear that is
closest to the motor is called a driver gear. The gear that receives the
drive from it is called a follower gear. On the diagram below the driver and
follower gear are marked green and red respectively.
|
2. Основни правила
В първия раздел научихме две
правила: за предаване/преобразуване на въртящия момент в скорост и обратно -
на скорост във въртящ момент. Ние знаем за какво се използват предавките –
зъбчанине задвижващи части, а сега ще видим, как да ги използваме. За целта
ще ни трябват няколко понятия.
Можем
да говорим за използване на предавките, за преобразуването/трансформирането
на свойствата на двигателите, когато има не по-малко от две зацепващи/зъбчати
колела. Те трябва да са монтирани/комбинирани една към друга, въпреки че
всяка от двете е разположена на отделени оси. Използваното зъбчато колело,
което е най-близо до двигателя, се нарича водеща предавка – водач - driver
gear. Зъбчатото колело, което поема движение от първото ще го наричаме последоваща
предавка - follower gear. На фигурата по-долу, водещата предавка и
последовата са маркирани съответно в зелено и червено.
|
|
Almost every mechanism has its
driver and follower gear. In every pair of meshed gears there is a driver
gear and a follower gear. It should be sufficient to remember that the driver
gear is the one the drive is transferred from, and the follower gear is the
one the drive is transferred to.
As you may have noticed, on the diagram above
axles are marked with the same colours as the gears. That is because we can
talk about axles in the same manner in which we have just described the
gears. In fact, many mechanisms have covered or hidden gears but clearly
visible axles, so this approach is often more convenient. In this case we call
the axle with the driver gear (green) an input axle, and the axle with the
follower gear (red) an output axle. That’s it: input and output, just like
the driver and follower. Most of the mechanisms have usually a single input
axle (because it’s difficult to drive many input axles with a single motor),
but there are multiple output axles possible. The popular differential
mechanism is a good example of one input / many outputs solution:
|
Почти всеки механизъм има водеща и
последваща предавка - its driver and follower gear. Във всяка двойка/във
всеки чифт комбинирани зъбни колела -
In every pair of meshed gears, едното зъбно колело е водещо а другото -
следващо. В случаяя, това което е важно е, че водещото колело е това което
задвижва, а следващото зъбчато колело е това, на което движението се предава
- the driver gear is the one the drive is transferred from, and the follower
gear is the one the drive is transferred to.
Както сигурно вече сте забелязали, на
по-горната фигура осите са отбелязани в същите цветoве както и зъбчатите
колела - axles are marked with the same colours as the gears. Това е така,
защото за осите можем да говорим по същия начин, по който направихме
описанието на зацепващите части. Всъщност, на немалко механизми зацепващите
части са покрити или скрити, а осите се виждат достатъчно добре, така че
когато понякога подхождаме към разглеждането на механизмите откъм осите е
по-лесно да онагледим някои принципи. В такъв случай нека да наричаме осите с
водеща предавка /с водещо зъбчато колело/ - отбелязани на схемата в зелено –
входна ос - an input axle, а оста с последваща зъбчата част (в червено)
изходна ос - an output axle. Така: input-вход и output-изход, е подобно на
driver-водеща/задвижваща и follower-следваща/предаваща движението част.
Повечето от механизмите обикновено имат единична входна ос/input axle (и това
е така, защото е трудно да се управляват много входящи оси с един единствен
двигател-мотор), но затова пък възможностите за изходящи оси са много.
Популярният диференциален механизъм е добър пример за един вход, на който
съответстват много решения като изходи:
|
|
It doesn’t end just with the driver gear and
follower gear: we have also an idler gear. If there is a number of gears
meshed one by one, then only the first one is the driver gear and only the
last one is the follower gear. All the gears in between are called idler
gears, and that’s because they could as well not exist. Their presence does
not affect how the torque and speed are transformed: only driver and follower
gear determine that.
|
Но описанието не би било пълно ако
приключим само до водещите зъбчати части - driver gear и следващите зъбчати
части - follower gear: има и трети вид – междинни зъбчати части или т.нар.-
idler gear. Ако в един механизъм са монтирани/комбинирани много зъбчати
колела, тогава само първото е водещо/задвижващо, а само последното е
следващо/предаващо движението зъбчато колело. Съответно всички останали
зацепващи колела ще наричаме междинни /на някои места се наричат също и
паразитни зъбчати колета/ и това е така, защото всъщност механизмът би могъл
да функционира/да съществува без тях /т.е. те удължават пътя-механизма/.
Включването на такива междинни зъбчати колела не повлиява на
трансформирането/преобразуването нито на въртящия момент нито на скоростта:
само водещото и следващото зъбчато колело могат да определят такива
преобразувания.
Повече за паразитните зъбчати колела можете
да разберете от страницата, където е описано предавателното отношение, а
именно от следната страница https://bg.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B0%D0%B2%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D0%BD%D0%BE_%D0%BE%D1%82%D0%BD%D0%BE%D1%88%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5
|
|
On the diagram above the large gray gear is
meshed with driver gear at one side and with follower gear at the other. This
is typical for idler gears: being meshed with many gears at the same time.
Idler gears are usually meshed with two gears at the same time - Междинните
зъбни колела са зацепени с обикновено две зъбни колела едновременно , while
the driver and follower gear are only meshed with one. This is an easy way to
identify the idler gears, but there are exceptions.
|
На диаграмата по-горе голямото сиво зъбчато
колело е монтирано едновременно от едната страна с водещо/задвижващо, а от
другата със следващо/придаващо движението зъбчато колело. Това е типично за
междинните зъбчати части: да бъдат комбинирани и монтирани с много други
едновременно. И докато междинните колела се монтират едновременно поне с две
зъбчати колела, то водещото и следващото зъбчато колело се монтират/свързват
само с по едно зъбчато колело. Това е най-лесния начин да идентифицирате/да
определите междинните зъбчати колела, но има изключения.
|
|
The diagram above shows two sets
of gears. The left set contains a driver gear, a follower gear and two gears
in between, each meshed with a single gear only. These two gears are set on
the same axle, which means that they can be idler gears (not possible if they
had separate axles), and they are of the same size, which means that they
surely are idler gears. That is because many gears of the same size set on
the same axle always act like a single gear – no matter whether there are 2
gears or 200. The right set also contains a driver gear, a follower gear and
two gears in between, except these two gears are of different size. If they
have different sizes while sharing the same single axle, they can’t be idler
gears. That is because the difference in their sizes affects how the torque
and speed are transformed between the driver gear and the follower gear. More
precisely, the size of a gear affects the torque it transfers – we see that
the gears share the same single axle, so their speeds must be equal, but
their sizes are clearly different.
With this classification in mind, we can now
have an exact look at the types of Lego gears.
|
По-горната диаграма показва два
механизма – две системи /множества/ от зъбчати колела. Левият механизъм
съдържа водещо, следващо и две междинни зъбчати колела помежду им, от които
колела, междинните са комбинирани/монтирани на пръв поглед само с по едно колело
в съседство. Но тези междинни колела са на една и съща ос, което означава че
са междинни зъбчати колела (това не би било така ако бяха окачени на различни
оси), още повече че са с еднакъв размер, заради което още повече можем да ги
наречем междинни зъбчати колела. Това е така защото много зъбчати колела с
един и същ размер, поставени на една и съща ос без значение дали са 2 или
200, действат/реагират като една единична зъбчата част. За разлика от този
пример десният механизъм съдържа водещо зъбчато и следващо зъбчато колела
/със сигурност – две крайни колела/, както и две зъбчати колела между тях, но
последните две колела са с различна големина/с различен размер. А когато
такива колела имат различен размер, дори и да са на една и съща ос, то те не
могат да бъдат назовани /да изпълняват функцията/ на междинни зъбчати колела.
И това е така, защото разликата в големината им се отразява на това как
въртящият момент и скоростта се преобразуват между водещото/задвижващото
движение зъбчато колело и следващото/предаващо движение зъбчато колело. И
по-точно, размерът на зъбчатите колела се отразява на начина на предаване на
въртящия момент – както можем да
видим, и двете зъбчати колела са поставени на една и съща ос, така и тяхната
скорост би следвало да е еднаква, но техните размери се очевидно различни –
следователно и въртящите им моменти ще бъдат различни.
Като имаме предвид тази кратка класификация,
вече можем да имаме и по-точен поглед върху видовете Лего зъбчати колела.
|
|
3. Types of gears
Lego has released plenty of various types of
gears in the history of Technic line. Below is the list of the ones that are
still in use:
|
3. Видове
зацепващи-зъбчати части
Лего е пускал на
пазара различни видове зацепващи-зъбчати части в историята си на техническо
развитие. По-долу има и листа от такива, които продължават да са в употреба:
|
спираловидна предавка /спираловидна зацепвща
част/
|
As you can see there are 13
classic, round gears, and there is one special gear called a worm gear.
Moreover, the round gears can be divided into two groups: the regular ones
with square teeth, and the bevel ones with rounded teeth - редовните тези с
квадратни зъби, както и тези с конусни заоблени зъба.. Practically any gear
of the first group can be used with any gear of the second group. The unique
property of the bevel gears is that they can be meshed in both parallel and
perpendicular manner. They are also more convenient to use with liftarms
because of their size. However, they are not suitable for use with the Lego chain.
Let’s have a short description of
each gear on the list (bevel gears have the word bevel in their names):
8 teeth gear – the smallest gear currently
being produced, and a very fragile one. It’s not suited for high torque, but
very popular, especially for gearing down - понижаване на оборотите (being
the smallest, it is obviously the most efficient at it). There are at least
three different variants of this gear, and the most sought for one is
reinforced by extra layer of plastic around the axle, between the teeth.
12 teeth gear (a
single bevel one)
– the smallest bevel gear currently
being produced. It’s not really useful for gearing down or up, but
irreplaceable with differential mechanisms and very popular when there is a
need to transfer the drive in a perpendicular manner inside a limited space.
Easily broken under high torque, which led to complete absence of
differentials in e.g. some trial trucks.
12 teeth gear (a
double bevel one)
– the smallest double bevel gear currently being produced. It’s much stronger
than its single bevel counterpart, and is most usually used together with a
20 teeth double bevel gear.
|
Както можете да видите съществуват 13 основни класически, кръгли
зъбчати части - 13 classic, round gears и една специална зацепваща част,
която се казва спираловидна предавка one special gear called a worm gear.
Нещо повече, кръглите зъбчати части могат да бъдат разделени на 2 групи:
регулярни-обикновени - the regular ones with square teeth, които са с
квадратно-островърхи зъбци, и такива, които са конусообразни – те са със
заоблени зъбци - the bevel ones with rounded teeth . Обикновено всяка
зацепваща част от първата група, може да се използва в комбинация с зацепваща
част от втората група. Особеното качество на конусообразните заоблени зъбци е
че те могат да се поставят както успоредно/паралелно, така и под прав
ъгъл-перпендикулярно - can be meshed in both parallel and perpendicular
manner. Също така, те са по подходящи за използването при
лостови-повдигащо-свалящи устройства-liftarms
поради техния размер, но не са добри за Лего-верижни механизми - not
suitable for use with the Lego chain.
Нека да направим кратко описание на всяка зацепваща част от листата
(конусообразните заоблени зъбци ще съдържат думата - bevel gears в техните
имена):
8 teeth gear - зъбчато колело с 8 зъбци – това
е най-малкото колело, което е сравнително скоро произведено , и е много
чупливо/крехко. Не е подподящо за Висок въртящ момент - high torque, но е
много популярно особено, когато е необходимо
да се намалят оборотите - gearing down (и бидейки най-малкото,
очевидно е най-ефикасното). Съществуват най-малко три различни варианта на
това зъбчато колело, и то е сред най-търсените, за да може да се подсили
зоната около оста с допълнителен слой от пластмаса, между зъбците - the most
sought for one is reinforced by extra layer of plastic around the axle,
between the teeth..
12 teeth gear
- зъбчато колело с 12 зъбци (едностранно-конусообразно - a single
bevel one) – това е най-малкото конусообразно зъбчато колело, което също е
наскоро произведено. То не е подходящо за намаляване на оборотите, но е
незаменимо при диференциални механизми и много популярно, когато има
необходимост да се предаде движението перпендикулярно /под прав ъгъл/ във
вътрешно ограничени пространства . irreplaceable with differential mechanisms
and very popular when there is a need to transfer the drive in a
perpendicular manner inside a limited space. Често се чупи при висок въртящ
момент, което води до голяма липса на диференциали напр.при някои експериментални
камиони.
12 teeth gear - зъбчато колело с 12 зъбци
(двустранно-конусообразно - a double
bevel one) – най-малкото двустранно-конусообразно зъбчато колело, също
наскоро произведено. То е доста по-подсилено спрямо
едностранно-конусообразното и обикновено се използва заедно с
двустранно-конусообразно зъбчато колело с 20 зъбци.
|
14 teeth gear – the predecessor of the 12 teeth
single bevel gear. It was the first gear designed specifically for
differential mechanisms, but proved so very fragile that it was later
replaced by the 12 teeth version. It is no longer used in the official Lego
models and is unpopular with builders.
16 teeth gear (a
regular one) – a
reasonably strong and useful gear. This is the smallest gear that can be
operated with Lego chain, and a popular one thanks to its convenient size. As
of 2011, there is a new version of the 16 teeth gear available – see appendix
B for details.
16 teeth gear (with
clutch) 16 зъба предавка (с съединител)– available almost exclusively in dark gray,
a gear designed specifically for gearboxes. It’s weaker than the regular
version and doesn’t work well with Lego chain (it has a tendency to slip on it
because of shorter teeth). Instead, it has the unique ability to be engaged
or disengaged by the transmission driving ring. Without the ring, it remains
loose on the axle, but it can be meshed with an old-type halfbush (the one
with teeth) and thus get fixed to the axle.
20 teeth gear (a
single bevel one)
– larger version of the 12 teeth single bevel gear. Rare and not really
popular because of its thin body which makes it snap under high torque. Usually meshed with a 12 teeth double bevel
gear or 20 teeth double bevel gear.
20 teeth gear (a double bevel one) – very popular, strong and reliable gear.
Most commonly used together with a 12 teeth bevel gear, but useful in
different setups too.
24 teeth gear (a
regular one) –
another popular, strong and reliable gear. There are at least three different
variants of this gear, the newest ones being the strongest ones. One of the
most useful gears ever.
24 teeth gear (with
clutch) – a
specific version of the 24 teeth gear, not related to the 16 teeth gear with
clutch. It’s always white and dark gray in the middle, and it has the unique
ability to harmlessly slip around the axle if a sufficiently high torque is
applied. It makes it a very useful and sought for gear, although a rare one.
Most usually it is used for end-to-end applications, that is applications
when motor can only run until it reaches a certain point. This includes for
instance almost all steering mechanisms, where the wheels can be turned only
by a limited angle, or the aforementioned railroad barrier mechanism, where
the barrier can be only raised or lowered to some degree. In this type of
mechanisms this gear slips when that end point is reached, so that the motor
can continue to run while the mechanism is stopped. Another example are
winches in the official Lego sets with motorized winches (e.g. 8297), where
this gear is used to make sure that motor doesn’t get damaged when the end of
winch’s string is reached. Please note that this gear slips under a very
specific amount of torque – and in most cases you will want it to slip only
under extremely high torque (e.g. to make sure that the steering mechanisms
stops turning when the end point is reached, not when a wheel meets an
obstacle)- за да се уверите, че механизмите на управление спира завъртане при
достигане на крайната точка, а не когато колело отговаря пречка. This can be
achieved by using this gear right after the driver gear:
|
14 teeth gear – зъбчато колело с 14 зъбци –
това е предшественика на едностранно-конусообразното зъбчато колело с 12 зъбци
. Това е първата част създадена специално за диференциални механизми - the
first gear designed specifically for differential mechanisms, но
доказано-изпитана като много крехка и чуплива - proved so very fragile, по
късно е била заменена с 12 – зъбчатата си версия. Не се използва вече в
официални Лего модели и е непопулярна за монтьорите-строители.
16 teeth gear – зъбчато колело с 16 зъбци
(редово-обикновено - a regular one) – основателно определено като много
стабилно/силно и необходимо зъбчато колело. Това е най-малкото колело, коего
може да функционира с Лего-верижен механизъм, и най-популярното, благодарение
на подходящия си размер. От 2011 година, има нова версия с 16 зъбци .
16 teeth gear (with
clutch) 16 зъбна предавка (със съединител -
Clutch-захващащ придатък/зъбчат щифт)– част, включена изключително в
т.нар.комплекти дарк грей /тъмно сиво/- dark gray, това е зъбчата част,
дизайнирана/създадена специално за скоростни кутии - gearboxes. Съответно е
по-слаба част от регулярната, обикновена версия и не работи добре с
Лего-верижни механизми - doesn’t work well with Lego chain (има тенденция да
заспива/да не зацепва добре верига – т.е. боксува, и заради по-късите си
зъбци, освен че центърът й не е пригоден за самостоятелно закачане на Лего-ос
- it has a tendency to slip on it because of shorter teeth). За разлика от
това пък, има уникално приложение при дизайнирането на
включвателно-преключващия механизъм при трансмисията-предаване на движение от
кормилния механизъм /а и в
скоростната кутия/: - the transmission driving ring. В случай напр. без
пръстено-цилиндричния механизъм който има втулка, тези зъбни части увисват на
остта /те са с кръгла дупка и нямат захват към оста/, но затова пък могат да
се зацепват със стар вид дискове с полу-втулки - halfbush (такива, които имат
отвор за ос) и по този начин да бъдат фиксирани към ос/ите.
за пример можете да
видите: https://www.youtube.com/watch?v=kznEFrMxZf8
- 2015 Лего Техник - кормилни дискове
и зъбни предавки със съединители-захващащи придатъци /2015 LEGO Technic
Driving Rings and Clutch Gears/
20 teeth gear (a single bevel one) - зъбчато колело с 20 зъбци (едностранно-конусообразно
- a single bevel one) –
това е уголемената версия на едностранно-конусообразното зъбчато колело с 12
зъбци. Среща се рядко и не е истински популярна поради тънкия си
профил/тънкото си тяло, което го прави да прищраква /да се приплъзва-отмества
при висок въртящ момент. Обикновено зацепва добре/ се стикова /се слага
заедно/ с едностранно-конусообразното зъбчато колело с 12 зъбци или с
двустранно-конусообразно зъбчато колело с 20 зъбци - 20 teeth double bevel
gear.
20 teeth gear
(a double bevel one) -
зъбчато колело с 20 зъбци (двустранно-конусообразно - a double
bevel one) – много популярна, силна и надеждна част.
Най-често използвана съвместно с конусообразно-зъбчатото колело с 12 зъбци,
но също така и в много други конфигурации/комбинации - in
different setups.
24 teeth gear
(a regular one) - зъбчато
колело с 24 зъбци (a
regular one)– друга популярна , силна и надеждна зацепваща част. Има
най-малко 3 варианта на тази част, съответно последната версия е
най-стабилна. Една от най-необходимите и ползвани части.
24 teeth
gear (with clutch) - зъбчато
колело с 24 зъбци (със захващане – прилепващо към остта - with
clutch)– това е специфична, уникална версия на зацепващите части с
24 зъбци, но не бива по наименованието - with clutch да се бърка/ свързва със
зъбчатото колело с 16 зъбци, чиито -clutch- бе вид зъбчат придатък-щифт. Тази
част е винаги бяла и е в тъмно сиво в центъра, и има уникалната способност
плътно да прилепва около остта дори ако се приложи достатъчно висок въртящ
момент /има я като задължително приложение в комплектите с двигатели/. Това я
прави много полезна и търсена част-предавка, въпреки че е рядко срещана.
Най-честото й приложение е в крайни механизми - all steering mechanisms – с
ограничения от двете страни, т.е. прилага се, когато моторът-двигателят може
да работи само докато достигне до определена крайна точка. Това например
включва почти всички механизми за управление /кормилните напр./, където
гумите могат да се завъртят само до определен ъгъл, или според горепосочения
пример с железопътната бариера, където преградата може да се качи или свали
само до определена степен . В този вид механизми зацепващата част се
застопорява в крайната точка, така че двигателят може да продължи да работи,
докато механизмът вече е стопиран/спрян. Друг пример за механизми в
официалните Лего комплекти (напр.в 8297) са моторизираните винч-ове - motorized winches - winches или т.нар. лебедки /устройство за
повдигане или преместване на товари чрез гъвкав елемент (въже, верига) ,
навиващ се на барабан или преминаващ през верижно зъбчато колело. В този
случай този вид зъбчато колело се използва, за да се осигури че двигателят не
се поврежда, когато се достигне до крайният/стопиращ низ в лебедката. Моля,
имайте предвид, че тази част се застопорява при много видове
специфично-въртьщи моменти – а в повечето случаи вие ще искате тя да се
застопори само при крайно-високи въртящи моменти (напр. ще е добре да се
уверите че управляващият механизъм спира да се върти, когато крайната точка е
достигната, а не когато колелото срещне препятствие). Това може да се
постигне чрез употребата на тази зъбчата част непосредствено до водещата
такава:
|
|
Thanks to Jetro de Château it is confirmed
that there have been at least three versions of this gear released over the
years (photo courtesy of Jetro de Château):
|
Благодарение на Jetro de Château е
потвърдено, че били пуснати на пазара най-малко 3 версии през годините :
|
24 teeth gear (with
crown) – a really old design, the first gear among
the regular gears which could be meshed in a perpendicular manner. Again,
there are at least three variants of this gear, the older and weaker ones
gradually replaced with never and stronger versions. The arrival of bevel
gears made it one of the currently most unpopular gears; it’s weak and
inconvenient to use. Still, it can be sometimes useful due to it’s unusual
shape.
|
24 teeth gear (with
crown) - зъбчато колело с 24 зъбци (с корона– със
завити зъбци - with crown) – това е
наистина стар дизайн, т.е. първата сред зацепващите части, която може да се
комбинира с други под прав ъгъл / по перпендикулярен начин - could be meshed
in a perpendicular manner.. Тук също има най-малко 3 варианта на това зъбчато
колело, най-старото и крехкото от вида постепенно подменяно, но уви с не
по-стабилни версии. С навлизането на пазара на конусовидните предавки,
понастоящем то става сред най-непопулярните зъбчати части; то е слабо и
неподходящо за употреба. Въпреки това, понякога може да бъде
крайнонеобходимо, което се дължи на необичайната му форма.
|
Worm gear – a gear with a number of unique
properties. Firstly, it can be only used as the driver gear, never as the
follower gear. It comes in handy for mechanisms that need to e.g. lift
something up and keep it lifted; in this case worm gear acts like a lock that
keeps the desired part of mechanism lifted without putting its load on the motor.
There is a lot of possible applications for this worm gear’s property, for
instance many types of cranes or forklifts, railroad barriers, drawbridges,
winches, and basically every mechanism that needs to keep something steady
once the motor stops.
Secondly, the worm gear is
extremely efficient for gearing down. It is theoretically 8 times more
efficient that the 8 teeth gear, because every revolution of the worm gear
rotates the follower gear by just a single teeth. Therefore worm gears are
used for gearing down whenever there is a very high torque or low speed
needed and there is little space to use.
Finally, as the worm gear rotates, it has a
tendency to push against the follower gear and slide along its own axle.
Usually this tendency has to be stopped by a strong casing around the worm
gear, but there are certain mechanisms that use it to move worm gear from one
place to another, for instance my pneumatic autovalve or my automated
trafficators system.
|
Worm gear -
спираловидна предавка /спираловидна зацепвща част/– това е зацепваща част с уникални
свойства. Първо, тя може да се използва само като водеща /задвижваща и никога
като следваща зацепваща част. Удобна е за устройства, чрез които трябва да се
подвигне нещо и да се задържи повдигнато - . lift something up and keep it
lifted: в този случай спираловидната предавка действа като заключващ
механизъм - acts like a lock, който задържа желаната част от устройството
подвигнато без това да натоварва двигателя. Съответно спираловидната
зацепваща предавка има не малко възможни приложения заради свойствата си,
например при много видове кранове-cranes или мотокари - forklifts, , железопътни бариери -railroad barriers,
подвижни мостове - drawbridges, лебедки - winches, или общо казано във всеки
механизъм, който трябва да задържи нещо стабилно, след като двигателят спре.
Второ, спираловидната предавка е
крайно ефикасна за намаляването на оборотите - for gearing down. Теоретично
погледнато тя е 8 пъти по-ефикасна спрямо зъбчатото колело с 8 зъбци, защото
всяка развивка от спиралата на тази зацепваща част придвижва/завърта-ротира
последващото зъбчато колело с отместване от само един зъбец. Затова и
спираловидните предавки се използват за намаляване на оборотите – for gearing
down, когато има много висок въртящ момент или когато има необходимост от
поддържането на ниска скорост, а също и когато ползваното пространство е
малко.
И последно, тъй като самата спираловидна
предавка се върти около оста на която се поставя - as the worm gear rotates,
има тенденция тя да упражнява натиск върху последващото зъбчато колело, а
също и тенденция да се приплъзва по продължение на собствена си ос - it has a
tendency to push against the follower gear and slide along its own axle.
Обикновено тези тенденции трябва да се спрат чрез поставянето на частта в
стабилна кутия, но има и определени механизми, в които тези свойства се
ползват – като напр. самото придвижване по остта на спираловидната предавка
се използва в пневматични системи, които работят с клапи или в автоматизирана
разпределителна система.
|
|
The worm gear can be used with all the listed
gears. The most common use is to mesh it with a 24 teeth gear:
|
Спираловидната предавка може да бъде
комбинирана със всички изброени по-горе зъбчати колела. А най-широката й
употреба е в комбинация със зъбчато колело с 24 зъбци:
|
|
But it can be easily used with any other
gear. You can see some examples of worm gears enclosed with follower gears
inside strong casings here. With proper spacing, it can be used with bevel
gears too:
|
Може лесно да се използва и с всяка друга
зацепваща част. Ето и няколко примера за използването й в саморъчно направени
кутии, в които е комбинирана с различни последващи зъбчати части
http://sariel.pl/2009/06/worm-gear-casings/. В заделено в цялостния механизъм
достатъчно дължимо пространство, според комбинацията с другите съставни
части, спираловидната предавка може да се комбинира и с зъбчати колела с
конусовидни зъбци:
|
|
On the diagram above,
there are two 12 teeth double bevel gears used. But it can be just a single
double bevel gear, or two single bevel gears, or even a single single bevel
gear. It’s even possible to use the worm gear to drive racks, which may
result in e.g. a very compact boom extending mechanism:
|
На фшгурата по-горе спираловидната предавка
може да се използва в комбинация с две двустранно конусовидни зъбчати колела
с 12 зъбци. Но също и с едно двустранно конусивидно зъбчато колело или с две
едостранно конусовидно зъбчати колела, или дори с едно
едностранно-конусовидно зъбчато колело. Дори е възможно
използването/комбинирането й с водеща зъбна рейка - drive racks, което може да резултира напр. в много
компактни стрелочни /като при крановете/ телескопично-удължаващи се
механизми;
|
36 teeth gear (a
double bevel one) – the largest bevel gear currently being produced, and the
only one with no single bevel counterpart. A convenient and surprisingly
strong gear, but a rare one. Usually comes in black.
|
36 teeth gear (a double bevel one) – зъбчато
колела с 36 зъбци (двустранно- конусовидно - a double bevel one) – това е най-голямата зацепваща част
произвеждана понастоящем и единствената на която няма съответствие с сред
едностранните конусообразни части. Широко пригодна и удучващо стабилна, но се
среща рядко. Обикновено е в черно..
|
40 teeth gear (a regular one) –
the largest regular gear currently being produced. Rarely used because of its
immense size, but sometimes really useful.
That concludes the list of gears we can
usually choose from (there are some outdated gears, but they are so unique
that I actually never had any in my hands). Now let’s see why the sizes of
gears matter.
|
40 teeth gear (a regular one) - редово-обикновено – това е най-голямото
редово зъбчато колело, което е произвеждано. Използва се рядко заради големия
си размер, но понякога е наистина необходимо/полезно.
Това в кратко и общо казано е листата с зацепващи части, от които ако
имаме на разположение, бихме могли да избираме (сред тях има някои, които са
били подменени – били са стари - така че дори и аз не съм имал възможност да
ги пипна с ръцете си.... А сега нека да видим как влияе размерът на зъбчатите
колела - на кои функции се отразява това свойство.
|
|
4. Gear ratios
According to Wikipedia, the gear
ratio is the relationship between the number of teeth on two gears that are
meshed or two sprockets connected with a common roller chain, or the
circumferences of two pulleys connected with a drive belt. We will not deal
with pulleys in this document, and the ratios for sprockets connected with a
common chain are exactly the same as for the gears that are directly meshed.
Hence a gear ratio is simply:
number of follower’s gear teeth :
number of driver’s gear teeth
Since the spacings between each gear’s teeth
are equal, counting the number of teeth is a simple mean of calculating the
gear’s circumference. And gear ratio is basically the relationship between
gears’ circumferences.
|
4. Видове
взаимодействия и отношения между зацепващите части
Според Уикипедия Wikipedia, - https://bg.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B0%D0%B2%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D0%BD%D0%BE_%D0%BE%D1%82%D0%BD%D0%BE%D1%88%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5 предавателното отношението между зацепващите
части е вида взаимодействие между броя на зъбците на две зъбчати колела,
които са монтирани /зацепени заедно /sprockets connected/ или на две зъбни
колела свързани с верига /с обща ролкова верига - roller chain/, или
окръжността /the circumferences/ на две ролки /макари - two pulleys/ свързани
посредством ремък /ремъчна предавка - drive belt/. Но ние няма да се
занимаваме с ролки/макари в настоящия текст, а относно предавателното
отношение между зацепените колела, които са и обхванати с обща верига то е
същото както между директно монтирани зъбни колела. Така предавателното
отношение между две зъбчати колела е просто:
броят на зъбците на последващото
зъбчато колела към /:/ броят на зъбците във
водещото/задвижващото зъбчато колело
number of follower’s gear teeth :
number of driver’s gear teeth
И тъй като пространството между всяко зъбно
колело е едно и също, чрез преброяването на броя на зъбците е най-простия
начин за изчисляване на обиколката на зъбчатото колело. А /предавателното/
отношение е основно отношението между обиколките на зъбните колела.
|
|
What do we need the
gear ratio for? Basically to easily calculate the final speed of the
mechanism and the torque it provides. Consider an 8 teeth driver gear and 24
teeth follower gear. We know from the section 1 that this is gearing down: we
gain some torque, but we loose some speed. The gear ratio is 24:8, which is
equal to 3:1. Please note that it is a common practice to calculate ratios in
such a manner that they end with 1. Why? Because from looking at 3:1 ratio we
can easily tell that it means that the revolution’s speed is reduced three
times, which means that three revolutions of the driver gear / input axle
result in a single revolution of the follower gear / output axle. Since the
decrease of speed results in an inversely proportional increase of
torque, we know that torque is increased three times.
Consider an opposite
example: we have a 20 teeth driver gear and 12 teeth follower gear. The gear
ratio is 12:20, which is equal to 0.6:1. It means that we need 0.6 revolution
of the driver gear to get a single revolution of the follower gear. Hence we
gain 40% of speed, but we lose 40% of torque.
|
За какво ни служи
изчисляването на предавателното отношение? Основно, за да може да се изчисли
финалната скорост на механизма и въртящият момент, който се създава. Да
разгледаме едно зъбчато водещо/задвижващо колело с 8 зъбци и последващо
зъбчато колело с 24 зъбци. От секция 1 на настоящия текст сме научили, че
тази конфигурация е - gearing down – намаляване на оборотите: т.е. спечелваме
въртящ момент /височина/, но загубваме от скоростта. Съответно предавателното
отношение е 24:8, което е равно на 3:1. Моля да отбележите, че това е обща
практика да се изчислява предавателното отношение, така че отношението да
завършва на 1. Защо? Защото гледайки,
че предавателното отношение е 3:1 лесно бихме могли да разберем, че
оборотите/скоростта е намалена 3 пъти, което означава, че 3 оборота от
водещото/задвижващото колело / от входната ос резултира/се отразява в 1
оборот в последващото зъбчато колело – съответно - в изходната ос. Така,
намаляването в скоростта резултира/се отразява в обратно пропорционално
повишаване на въртящия момент, т.е ние ще знаем, че въртящият момент се е
увеличил 3 пъти.
Да разгледаме и
противоположния пример: имаме водещо/задвижващо зъбчато колело с 20 зъбци и
последващо зъбчато колело с 12 зъбци. Отношението между зъбците е 12:20,
което е равно на 0.6:1. Кеото означава, че има необходимост едва от 0.6
оборота във водещото/задвижващото зъбчато колело, за да се постигне 1 оборот
в последващото зъбчато колело. По този начин се печели 40% скорост, но затова
пък се губи 40% от въртящия момент.
|
|
As you could have noticed, it is
easy to tell gearing up from gearing down looking at the gear ratio. If the
first number of the gear ratio is greater than the second (like 3:1), this is
gearing down – also called a gear reduction. If the first number of the gear
ratio is smaller than the second (like 0.6:1), this is gearing up – also
called a gear acceleration or an overdrive. If we have 1:1 gear ratio, speed
and torque remain the same, just as if we used idler gears.
We can already calculate gear
ratios of two meshed gears, but what if there are more gears in the
mechanism? In this case, we ignore all the idler gears and calculate ratios
for all pairs of driver/follower gears. Then, in order to get the final gear
ratio of the entire mechanism, we simply multiply these gear ratios. Consider
a mechanism from section 3, with two pairs of 8 teeth drivers and 24 teeth
followers. The gear ratio of the first pair is 3:1, and so is the ratio of
the second pair. If we multiply these ratios, we get the final ratio equal to
9:1 – which is true and accurate.
Now that we can calculate gear ratios, let’s
go back to the example of idler and non-idler gear from section 2:
|
Както може би сте
забелязали, много по-лесно се изчислява увеличаването на оборотите - gearing
up – за разлика от намаляването на оборотите – gearing down чрез разглеждане
на предавателното отношение. Ако първото число в предавателното съотношение е
по-голямо от второто (като напр 3:1), това е намаляване на оборотите – или
т.нар. редуциране на оборотите /на някои места се говори по-скоро за т.нар.
механизъм - редуктор/. Ако първото число от предавателното отношение е
по-малко от второто (като напр. 0.6:1), това е повишване в оборотите -
gearing up – а също и т.нар. предавателно-скоростно ускорение – акселерация
или овърдрайв /на някои места се говори по-скоро за т.нар.устройство –
мултипликатор – , което увеличава/мултиплицира оборотите в 1 двигател/. Ако имаме
отношение между зъбците 1:1 , скоростта и въртящият момент остава същите,
подобно на позлването на т.нар. междинни или паразитни зъбчати колела.
За повече информация за
това що е редуктор и мултипликатов в механиката, можете да видите https://bg.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B5%D0%B4%D1%83%D0%BA%D1%82%D0%BE%D1%80
За сега можем да
изчислим предавателното отношение на 2 зацепени едно към друго зъбчати
колела, но какво би станало ако са включени повече зъбчати колела в един
механизъм? В случайя ще игнорираме /няма да вземем под внимание/ всички
междинни/паразитни зъбчати колела и ще изчислим предавателното отношениете за
всички двойки/чифтове с водещо/задвижващо и последващо-предаващи зъбчати
колела. Тогава, за да се достигне до финалното предавателно отношение на
цялостен механизъм - просто ще умножим
броя предавателни отношения. Да разгледаме механизъм от секция 3, с 2 две
двойки от зъбчати колела от които водещото с 8 , а последващото колело е с 24
зъбци. Предавателното отношение на първия чифт колела е 3:1, такова е
отношението и във втората двойка колела. Ако умножим тези предавателни
отношения – ще получим финално предавателно отношение 9:1 – което е вярно и точно.
А сега нека да се
върнем към примерите от секция 2 с междинни/паразитни и не-междинни зъбчати
колела, където да изчислим предавателните отношения:
|
|
Consider the left set of gears. It
consists of two pairs of gears: 8 teeth driver gear with 16 teeth follower,
and 16 teeth driver with a 20 teeth follower (let’s assume we don’t know if
there are idlers in this set yet; we calculate ratio of each pair
separately). The ratio of first pair is 2:1, and the ratio of second pair is
1.25:1. If we multiply these, we get the final ratio equal to 2.5:1. 2.5:1 is
equal to 20:8 – that is the ratio of the first and the last gear only. As you
see, the idler gears did not change the ratio at all, and this is why we can
ignore them.
Now consider the right set of
gears. It consists of another two pairs of gears: 8 teeth driver gear with 16
teeth follower gear, and 24 teeth driver gear with 20 teeth follower gear.
The ratio of first pair is again 2:1, but the ratio of the second pair
is 0.833:1. If we mutliply these, we
get the final ratio equal to 1.66:1 – which is not equal to 2.5:1 (the ratio
of the first and the last gear only). Here the middle gears were not idlers,
so they affected the final gear ratio of the whole set and they couldn’t be
ingnored.
Finally, how do we calculate ratio
if a worm gear is used? Well, that’s even simplier:
number of follower’s gear teeth :
1
And that’s because as it was mentioned before, a
single revolution of a worm gear rotates the follower gear by a single teeth.
Therefore it takes 24 revolutions of the worm gear to rotate a 24 teeth gear
once, and hence we get the ratio 24:1 which is true.
You can use this calculator to calculate the
ratios of your Lego mechanisms.
|
Нека разгледаме лявото
множество от зъбчати колела. То се състои от два чифта зъбчати колела, от
които: в единия чифт водещото е с 8
зъбци , а последващото е с 16 зъбци, а при втория чифт водещото колело е с 16
зъбци, а последващото с 20 зъбци (нека приемем, че още не знаем дали има
междинни/паразитни колела в системата; и да изчислим предавателното отношение
на всеки чифт по отделно). Тогава ще видим, че отношението в първата двойка е
2:1, а отношението във втората двойка е 1.25:1. Ако умножим тези две отношения,
ще се получи следното отношение 2.5:1. 2.5:1, което е равно на 20:8 – което е
отношението само на първото и последното зъбни колела. Т.е. както можете да
видите, междинните/паразитни зъбчати колела не са повлияли/не са променили
въобще отношението, заради което можем да ги игнорираме/да не ги взимаме под
внимание /при следващи изчисления.
А сега нека да
разгледаме дясното множество от зъбчати колела. Състои се от други два чифта
зъбчати колела: в единия чифт водещото е с 8 зъбци, а последващото колело е с
16 зъбци, а във втория чифт – водещото
зъбчато колело е с 24 зъбци, а последващото - с 20 зъбци. Предавателното
отношение на първата двойка е 2:1, а отношението на втората двойка е 0.833:1. Ако умножим тези отношение,
крайното отношение е равно на 1.66:1 – което разбира се е различно от 2.5:1
(само отношението между първото и последно зъбчато колело). Тук се вижда че
междинното зъбчато колело не е паразитно, т.е. то влияе на предавателното
отношение в последното зъбчато колело и на системата като цяло, и съответно
действието им не може да се игнорира.
И последно, нека видим как може да
се изчисли предавателното отношение ако се използва и спираловидна предавка?
Това е даже по-просто:
number of follower’s gear teeth :
1
броят на зъбците в последващото
зъбчато колело към /:/ 1
И това е така, защото както бе
споменато по-рано, единичен оборот в спираловидната предавка завърта/ротира
последващото зъбчато колело с 1 зъбец. Затова са необходими 24 оборота в
спираловидната предавка за да може да се завърти 1 път цялостно зъбчато
колело с 24 зъбци, и тук вярното предавателно отношение е 24:1 .
За улеснение, можете да използвате следния
калкулатор, за да изчислите предавателните отношения на Вашите
Лего-механизми. this calculator
|
|
5. Efficiency
We had some theory, now we need to
get back to practice, which is unfortunately a bit sad. Every gear we use has
some weight and generates some friction that has to be overcome if we want
the gear to rotate. Hence every gear in our mechanism uses part of the drive
motor’s power, and efficiency of the gear tells us how much power is
transferred and how much is lost. Unfortunately, it’s extremely difficult to
calculate individual efficiency of each gear, and as far as I know there are
no reliable specifications for the efficiency of Lego gears. But we know how
the power is lost, so we can safely assume two basic rules for maximum
efficiency:
– the less gears, the better
– the smaller gears, the better
|
5. Ефикасност
Вече
имаме някаква теория като основа, т.е. вече можем да се върнем обратно към
практиката, което за съжаление е малко тъжно. Всяко зъбчато колело, което
ползваме има своята тежест и произвежда триене - and
generates some friction, което трябва да се надмогва ако искаме
колелото да се завърта – да се ротира. Така всяко зъбчато колело в нашия
механизъм ползва част от движещата сила на двигателя, и ефикасността на
зъбчатото колело ни показва, колко механична сила се предава и колко се губи.
За съжаление, ужасно трудно е да се изчисли индивидуалната ефикасност на
всяка зацепваща част, и доколкото ми е известно няма изработена достатъчно
надеждна спецификация за ефикасността на Лего-зъбчатите колела. Но това,
което знаем е, колко енергия/сила се губи, така че можем спокойно да изведем
две основни правила за максимална ефикасност:
– the less gears, the better – по-малко
зъбчати колела – по-добре
– the smaller gears, the better –
по-малки зъбчати колела – пак е по-добрия вариант.
|
|
Sadly, it means that e.g. gear
ratio equal to 1:1 is only theoretical. If there are gears, there are losses,
so the real ratio has to be 1.something:1. The only mechanism in which the
1:1 ratio is possible is a motor connected directly to the final gear – for
example inmy model of Leclerc T6 tank, the drive motors were connected directly
to the wheels in order to achieve 1:1 efficiency.
What about gear acceleration? Yes,
you can obviously use gears to get e.g. 1:6 gear ratio which will greatly
increase your speed. However, the
quotient of your final speed and torque will be smaller than the quotient of
the motor’s original speed and torque – because of the losses. Using gears
always includes losses, therefore if you want to transform the speed and
torque of a motor, you have to keep in mind that some of it will be lost.
There are two cases of mechanisms in which the efficiency is
crucial. First is a gearbox with transmission driving rings. This type of a
gearbox uses a number of 16 teeth gears with clutch, and while all of these
gears are driven, only some of them transfer the actual drive. It means some
of these gears – majority of them, if the gearbox has more than 4 speeds –
use motor’s power for nothing. They are so-called dead gears, which is even
worse than idler gears because idler gears are usually needed to transfer the
drive from one place to another, while the dead gears are not needed at all.
And they can’t be removed from such a gearbox, because every gear selected
uses a different set of gears to transform the drive. It means that a certain
gear can work as a dead gear at 1st, 2nd and 3rd gear, but is needed to
transform the drive at the 4th gear. A gearbox with many dead gears always
performs better at lower gears, when there is a large gear reduction – it
makes the drive motor use little of its power to actually do its primary
task, so it has plenty of power to drive the dead gears. You can see from the
video of my 10-speed manual gearbox that motor becomes more and more strained
as gears are shifted from 1st to 2nd, then to 3rd and so on. In fact, some
time after this gearbox was published I have built a 14-speed version, just
out of curiosity. When I connected it to a PF XL motor, it was stalled and
could not drive the gearbox even at the 1st gear despite it’s excellent
torque.
The second mechanism is… a worm gear. As mentioned
before, a worm gear is popular because it offers an extremely high gear
reduction. But this is actually the worst gear in terms of efficiency – some
sources estimate that it loses almost one third of the motor’s power due to
high friction (friction is the very reason why worm gear can’t be a follower
gear) and its tendency to slide along its axle. The friction is high enough
to make worm gears hot if they handle high torque for a prolonged period of
time. Worm gears are irreplaceable for some applications, but in general they
should be only used when necessary.
|
Може да звучи тъжно, но
това означава че предавателното отношение между две зъбчати колела теоретично
погледнато трябва да е 1:1 . Ако има
много зъбчати колела, има загуби, така реалното предавателно отношение би трябвало
да е 1.и нещо към /:/1. Единственият механизъм, в който подобно отношение -
1:1 е възможно при двигател, който е свързан директно към крайно зъбчато
колело – аз съм направил таъв модел, където задвижващият мотор бе свързан
директно към колелата, за да се постигне ефикасност от 1:1.
A кокво може да се каже за предавателно-скоростно ускорение –
акселерацията? Да, очевидно е че в зъбчатите колела може да се
достигне до предавателно отношесие напр.1:6 , което абстрактно погледнато ще
повиши страхотно скоростта. Но всъщност, на практика, коефицентът
/отношението/ между финалната скророст и финалния въртящ момент ще бъде
по-малък от коефицентът, който има двигателя като отношение между оригинална
скорост и въртящ момент – и това е имено поради горепосочените причинители на
загуби, които няма как да изчислим и вземем под внимание. Употребата на
зъбчати колела винаги включва и загуби, затова ако искате да транформирате
скоростта и въртящия момент, винаги трябва да помните, че реално, спрямо
изчисленията ви – ще има известни загуби.
Но има 2 вида механизми,
в които ефикасността е от съществено значение. Първият е скоростната кутия с
трансмисионни задвижващи валове - gearbox with
transmission driving rings. Този вид
скоростна кутия използва множество зъбчати колела с щифт- clutch, с
16 зъбци, и докато всички тези зъбчати колела са задвижващи, само някои от
тях предават/трансферират същинското движение. Което означява че някои от
тези зъбчати колела – дори по-голямата част от тях, ако скоростната кутия има
повече от 4 скорости – използва мощта на двигателя за нищо. Това са т.нар.
мъртви зъбчати колела - dead gears, които са дори по-пречещи от т.нар
междинни/паразитни зъбчати колела - idler gears, защото последните би
трябвало да предават движение от едно място на друго, докато мъртвите зъбчати
колела изобщо нямат такава функция-задача. А не могат да бъдат премахнати от
скоростната кутия, защото всяко отделно зъбчато колело използва различно
множество – набор от зъбчати колела, за да трансформира определен вид
движение. Това означава, че дадено зъбчато колело може да работи като мъртво
- as a dead gear за 1-во, 2.ро и 3-то зъбчато колело, но имено то е
необходимото за трансформирането на движението за 4-то зъбно колело. Така
скоростна кутия с много мъртви зъбчати колела работи по-добре, спрямо друга
такава с по-малко такива колела. И когато има голямо намаляване на зъбните
колела – това позволява двигателят да използва по-малко от мощността си, за
да изпълнява първичната си функция/задача, така двигателят има достатъчно
мощност за да се управляват/задвижват и мъртвите колела - the dead gears. Аз
напр. съм се опитал да създам наръчник за скоростна кутия с 10 скорости – и
ако имате случай да видите видеото ще забележите, че двигателят все повече и
повече се пресилва/форсира/напряга докато зъбчатите колела преминават от 1-во
към 2-ро, към 3-то и т.н. Всъщност малко след тази публикация-наръчник,
просто от любопитство, се опитах да построя 14-степенна скоростна кутия.
Когато я свързах с двигател PF XL motor, той просто спря/блокира и не можа да
задвижи скоростната кутия дори на първа скорост, въпреки превъзвходния си
въртящ момент.
А вторият механизъм /в
който ефикасността е от съществено значение / е… спираловидната предавка с
конусообразна зъбчатост. Както споменах по-горе, спираловидната предавка е
популярна, защото предлага изключително висока редукция/намаляване в
предавателния момент на движението. Но всъщност, от гледна точка на
ефикасността, това е най-лошата зацепваща част – според някои източници, тя
черпи/ползва почти една трета от мощността на двигателя, което се дължи на
високото съпротивление - due to high friction (а съпротивлението, бе основна
причина, заради която спираловидната предавка не можеше да бъде последваща
част). Разбира се не по-маловажна причина е и нейната тенденция да се
приплъзва по продължение на собствената й ос. Съпротивлението е толкова
високо, че спираловидната предавка
загрява ако трябва да задържи въртящ момент за по-дълъг интервал/период от
време. Спираловидните предавки, разбира се остават незаменими за някои случаи
като приложения - applications, но общо казано – трябва да се използват само
тогава, когато е необходимо.
|
|
6. Backlash - засечка
Gear tooth backlash is generally a
complex issue (more at Wikipedia). For the purpose of Lego mechanics we can
simply assume that backlash is the free space between the meshed teeth of two
adjacent gears. In a perfect situation there should be no free space at all,
and the teeth should have full contact with each other. This situation is
unfortunately very difficult to achieve with standard gears (it’s much easier
with helical gears, but these are absent in the Lego Technic world), and Lego
gears always generate some backlash. The general rules are:
– regular gears generate much
greater backlash than the bevel ones
– the smaller the gear, the
greater the backlash
– the backlashes of any two meshed
gears sum up
You can easily guess that 8 teeth
gear is a real dynamite when it comes to generating backlash. Out of all
regular gears, the 40 teeth one generates the smallest backlash. Among the
bevel gears, differences are much smaller due to a different teeth design –
any bevel gear generates a backlash several times smaller than in case of the
feared 8 teeth gear. As pointed out above, the backlashes of meshed gears sum
up, therefore it’s a good idea to use regular gears together with the bevel
gears – the resulting backlash will be somewhat reduced.
How does it work for a worm gear?
Again, this gear proves unique generating practically no backlash. It doesn’t
mean that mechanisms with the worm gear have zero backlash – unfortunately,
they still have backlash of the follower gear. Therefore a mechanism with a
worm gear and a 16 teeth follower gear will always have greater backlash than
the one with a worm gear and a 24 teeth follower gear. And again, it is
recommended to use worm gear with bevel gears due to their relatively
insignificant backlash.
Why is backlash bad? Consider a
steering mechanism with big wheels, driven by a motor reduced 27 times –
which means that three pairs of an 8 teeth driver gear and 24 teeth follower
gear have been used. Three 8 teeth gears together generate a backlash so
large that it will not only degrade the accuracy of steering – it will also
make the steered wheels have some margin of freedom, so that they can e.g.
turn a bit when they meet an obstacle.
Backlash is usually not a real
problem for vehicles (except for the very large ones), but it’s troublesome
whenever accuracy is needed. Many sorts of e.g. cranes, drawbridges or
turntables suffer from backlash. The best way to avoid it is to consider the
use of pneumatics instead of mechanics, or the use of linear actuators which
currently have the least backlash out of all the mechanical parts produced by
Lego.
I hope you have found this tutorial useful,
and that it helped you to enjoy the Lego Technic world a little more
|
6. Засечки / блокажи
Зъбците на зъбните колела засичат/заклещват се/блокират -
backlash и това е общо казано комплексен проблем при тях (за повече
информация, на английски, можете да видите https://en.wikipedia.org/wiki/Backlash_%28engineering%29 /
Блокировки на диференциалите (видове и начин на работа) /, а на български –
др. обща информация за зъбните колела – можете да намерите на следните
страници - Зъбно колело - https://bg.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D1%8A%D0%B1%D0%BD%D0%BE_%D0%BA%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%BB%D0%BE и - Скоростна кутия https://bg.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BA%D0%BE%D1%80%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%BD%D0%B0_%D0%BA%D1%83%D1%82%D0%B8%D1%8F Диференциал (техника) https://bg.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B8%D1%84%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%BD%D1%86%D0%B8%D0%B0%D0%BB_%28%D1%82%D0%B5%D1%85%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%B0%29
). За целта на Лего-механиката, това, което можем просто да имаме предвид е
че засечките се появяват при свободно пространство, което се появява/ при
монтаж между зъбците на две съседни
зъбни колела - of two adjacent gears. Идеално/абстрактно погледнато, такива
разстояния между зъбците не би трябвало да се появява въобще, а зъбците би
трябвало да се напасват при пълен контакт едно към друго. Подобно сцепление е
много трудно постижимо със стандартните зъбни колела (моного по-лесно е
постигането при наличието на щифт). Всъщност, ако се опитаме да изведем
някакви правила, то те биха били следните:
– при регулярните зъбни колела се получават повече блокировки
отколкото при конусувидните – regular gears generate much greater backlash
than the bevel ones
– коклоко по-малки са колелата, толкова по-големи приклещвания
се получават – the smaller the gear, the greater the backlash
– поотделните засечки между които и да било двойки зъбни колела
резултира в сумарна блокировка - the backlashes of any two meshed gears sum
up
Така, лесно може да се предположи, че зъбно колело, което е с 8
зъбци може да взриви ситуацията, когато става дума за засечки. Сред
регулярните зъбчати колела, това, което е с 40 зъбци генерира най-малките
блокировки. Относно конусовидните зъбни колела, разликите в предизвикваните
засечки са доста посмекчени, което се дължи на различния дизайн на зъбците –
всяко конусовидно колело генерира няколко пъти по-малки засечки отколкото в
случая с 8-зъбното регулярно колело. А както бе посочено по-горе, всички
засечки между зъбни колела се сумират, затова би било добра идея да се
използват регулярни зъбни колела в комбинация с конусовидни – тогава
резултиращата засечка е по някакъв начин редуцирана/намалена.
Какво се получава при червяка -
the worm gear? Отново, за тази зъбчата част е уникално установено че
практически почти не допуска засечки. Това обаче не означава че механизмите
със спираловидни предавки имат 0 засечки – уви и при тях все още се срещат
такива в последващата зъбчата част -
the follower gear. Така напр. при механизми с червяк и зъбчати колела
с 16 зъбци винаги ще има повече засечки, отколкото при монтиране на червяк
с последващо. Тук пак е препоръчително
използването на конусовидно зъбчато колело, което се дължи на относително
незначителните засечки при тях- backlash.
Защо засечките са нещо лошо? Нека да разгледаме
кормилно/управляващ механизъм с големи колела, задвижван от мотор-двигател,
който е редуциран 27 пъти – което означава, че механизмът е бил съставен от 3
двойки от 8-зъбчати водещи зъбни колела и 24-зъбчати последващи зъбни колела.
Трите 8-зъбчати водещи зъбни колела заедно генерират толкова голяма
засечка, че ще влошат не само
точността в кормилния механизън, но и при водещите колела ще се получи луфт –
нестабилност-разклащане в механизма, така че напр. и при най-малкото
препятствие – те ще се отклоняват.
Но всъщност засечките, обикновено не се считат за реален проблем
при превозните средства (изключение правят само най-големите сред тях),
въпреки което е все пак остава притеснително, когато се изисква някаква
точност. Напр. при много видове кранове, подвижни мостове – или дисково-обръщателни
платформи- turntables засечките-блокажи стават начесто. Тогава най-добрият
начин това да се избягва е чрез ползването на пневматични, наместо механични
механизми или да се използват лего линейни актуатори - LEGO Linear Actuator -
5003110 / LEGO Linear Actuator 61927 – една сред лего-механичните части,
която понастоящем има възможно най-малко блокажи-засечки. - . The best way to avoid it is to consider
the use of pneumatics instead of mechanics, or the use of linear actuators
which currently have the least backlash out of all the mechanical parts
produced by Lego.
Надявам се че този материал Ви е заинтригувал и че ще спомогне и
още повече да се насладите от работата с Лего техник
|
Сензор - от Уикипедия, свободната енциклопедия
Сензор (на английски: sensor) или
датчик (на руски: датчик) е първичен преобразувател на физични или химични
параметри в удобен за използване сигнал. Тези устройства представляват
неизменна част от системите с автоматизирано управление. Разграничаването на
термините сензор и измервателен елемент е проблематично, тъй като не
съществуват единни дефиниции.
Сензори са интегрирани в множество
устройства, които използваме всеки ден, като например електроуреди, мобилни
телефони и т.н. Възможните им приложения са практически неограничени.
Чувствителността на сензора е
индикатор за големината на промяната на изходния сигнал при дадена промяна на
входната величина.
Биологичният еквивалент на сензора е
рецепторът.
Определение
Исторически и логически сензорите са
свързани с измервателната техника и измервателните уреди, например термометър,
барометър, и др., но обобщаващият термин сензор (датчик) е свързан с развитието
на автоматичните системи за управление (АСУ) като съставна част на обобщената
логическа верига датчик — устройство за управление — изпълнително устройство —
обект на управление. Специален случай е използването на датчици в автоматични
системи за регистрация на параметри, например в системи за научни изследвания.
Съществуват две основни значения на
термина:
1) чувствителен елемент,
преобразуващ параметрите на средата в годен за техническо използване сигнал,
обикновено електричен по природа, макар че може и да е друг, например —
пневматичен сигнал;
2) завършено изделие въз основа на
чувствителния елемент, което включва според потребностите: устройства за
усилване на сигнала, линеаризация, калибровка, аналого-цифрово преобразуване и
интерфейс за интеграция в системите за управление.
Тези две значения съответстват на
практиката на използване на термина от производителите. В първия случай
датчикът е неголямо, обикновено монолитно електронно устройство, например
резистор, диод и т.н., което се използва в по-сложни електронни уреди. Във
втория случай това е завършен функционален уред, който се свързва чрез някой от
известните интерфейси към система за автоматично управление или регистрация.
Например, фотодиодите от матрицата на цифровия фотоапарат и др.
Сензорите могат да бъдат различавани
по големина, приложение, използвания преобразувателен метод или производствена
технология. В зависимост от това как датчикът преобразува входящата величина,
съществуват активни и пасивни сензори.
Активни и пасивни сензори
Активните сензори преобразуват
физичната величина директно в електричен сигнал. Тези сензори не се нуждаят от
допълнитена електрична енергия. Тъй като функционират на електродинамична или
пиезоелектрична основа, те измерват само промени на измерваната величина. Статични
измервания не са възможни. Друга тяхна важна особеност е, че благодарение на
физичния им принцип те могат да бъдат използвани реципрочно като изпълнителни
устройства (актуатори).
Пасивните сензори съдържат най-вече
електрични компоненти, чиито параметри се променят под влияние на измерваната
величина, например резистори. Чрез допълнителна електроника изменението бива
преобразувано в електричен сигнал. Този вид сензори се използват както при
динамични, така и при статични измервания.
Видове сензори според измервателния
принцип
Резистивни сензори
Контактни сензори
Фотоелектронни сензори
Основна статия: фотодетектор
Магнитострикционни сензори
Капацитивни сензори
Оптоелектронни сензори
Индуктивни сензори
Йонизационни сензори
Пиезоелектрични сензори
Магнитни сензори
Термични сензори
Оптични сензори
Основна статия: фотодиод
Основна статия: CCD
Ултразвукови сензори
Лазерни сензори
Химични сензори
Биологични сензори
Категории:
ТехникаАвтоматизация
Сетиво от Уикипедия, свободната
енциклопедия Сетиво е всяка от шестте
способности, които позволяват на човека и голяма част от другите живи същества
да възприемат околната среда и да общуват: зрение, слух, обоняние, вкус,
осезание и равновесие. Тъй като усещането за равновесие е добавено отскоро, все
още много често се говори за пет сетива.[1]
Лего
от
Уикипедия, свободната енциклопедия
ЛЕГО
лого
Градивен
елемент
Lego
Duplo
Отделни
блокчета ЛЕГО
„ЛЕГО“ (на английски:
LEGO,
в буквален превод от датски Leg
Godt – „Играй добре“) е търговската марка играчки, с която е известна
по цял свят частната компания LEGO Group.Основана е от Оле Кирк Кристиансен през 1932 г. В началото компанията произвежда дървени играчки, а през 1958 г. се „ражда“ използваната и до днес стандартна LEGO тухличка 4 х 2.
На базата на споделяния интерес, възрастните почитатели на LEGO сформират
своеобразни клубове, в рамките на които да споделят и развиват заедно хобито
си. Тези клубове, наричани LUGs (в превод от английски – LEGO User
Group – Група потребители на ЛЕГО), се радват на огромен интерес в
Северна Америка и Западна Европа, а отскоро се забелязва и засиленото им
разпространение в останалата част на Европа. Легото има и най-големи и
най-малки легота. Например Лего Титаник има 30 000 части (2012).Днес на
27.09.2015 год. на рожденият ден на гугъл бе създадено най-голямото лего на
стар уорс то е един огромен кораб с октопод така титаник става второто
най-голямо лего.LEGO STAR WARS THE SHIMP OF THE GOD (корабът на бог) е най
голямото лего за всички времена 184 000 части.(2015)
Lego
From
Wikipedia, the free encyclopedia
This
article is about the construction toy. For the company, see The
Lego Group. For other uses, see Lego (disambiguation).
Lego (Danish pronunciation: [lɑjˀɡ̊oːˀ];
stylized LEGO) is a line of plastic construction
toys that are manufactured by The
Lego Group, a privately held company based in Billund,
Denmark. The company's flagship product, Lego, consists of colourful interlocking plastic bricks accompanying an
array of gears, figurines called minifigures,
and various other parts. Lego pieces can be assembled and connected in many
ways, to construct objects; vehicles, buildings, and working robots. Anything
constructed can then be taken apart again, and the pieces used to make other
objects.[1][2]The Lego Group began manufacturing the interlocking toy bricks in 1949. Since then a global Lego subculture has developed. Supporting movies, games, competitions, and six Legoland amusement parks have been developed under the brand. As of July 2015, 600 billion Lego parts had been produced.[3]
In February 2015, Lego replaced Ferrari as Brand Finance's "world's most powerful brand".[4]
Contents
- 1 History
- 2 Design
- 3 Manufacturing
- 4 Lego set themes
- 5 Clones of Lego
- 6 Related services
- 7 Related products
- 7.1 Video games
- 7.2 Board games
- 7.3 Films and television
- 7.4 Books and magazines
- 7.5 Children's clothing
- 8 References
- 9 External links
History
Main
articles: History of Lego and Lego
timeline
https://bg.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D0%B5%D0%B3%D0%BE
Lego
bricks
Lego
Duplo
The Lego Group began in the workshop of Ole Kirk Christiansen (1891–1958), a
carpenter from Billund, Denmark, who began making wooden toys in 1932.[5][6] In
1934, his company came to be called "Lego", derived from the Danish
phrase leg godt, which means "play well". In 1947, Lego
expanded to begin producing plastic toys.[7]
In 1949 Lego began producing, among other new products, an early version of the
now familiar interlocking bricks, calling them "Automatic Binding
Bricks". These bricks were based in part on the Kiddicraft
Self-Locking Bricks, which were patented in the United Kingdom in 1939[8] and released
in 1947. Lego modified the design of the Kiddicraft brick after examining a
sample that they received from the supplier of an injection-molding machine that Lego purchased.[9]
The bricks, originally manufactured from cellulose
acetate,[10]
were a development of the traditional stackable wooden blocks of the time.[7]The Lego Group's motto is det bedste er ikke for godt which means roughly "only the best is the best" (more literally "the best is never too good").[6] This motto, which is still used today, was created by Ole Kirk to encourage his employees never to skimp on quality, a value he believed in strongly.[6] By 1951 plastic toys accounted for half of the Lego Company's output, even though the Danish trade magazine Legetøjs-Tidende ("Toy-Times"), visiting the Lego factory in Billund in the early 1950s, felt that plastic would never be able to replace traditional wooden toys.[11] Although a common sentiment, Lego toys seem to have become a significant exception to the dislike of plastic in children's toys, due in part to the high standards set by Ole Kirk.[12]
By 1954, Christiansen's son, Godtfred, had become the junior managing director of the Lego Group.[11] It was his conversation with an overseas buyer that led to the idea of a toy system. Godtfred saw the immense potential in Lego bricks to become a system for creative play, but the bricks still had some problems from a technical standpoint: their locking ability was limited and they were not versatile.[1] In 1958, the modern brick design was developed; however, it took another five years to find the right material for it, ABS (acrylonitrile butadiene styrene) polymer.[10][9] The modern Lego brick design was patented on 28 January 1958.[13]
Lego
building at NASA's Kennedy Space Center
The Lego Group's Duplo product line was introduced in 1969 and is a range
of simple blocks which measure twice the width, height and depth of standard
Lego blocks and are aimed towards younger children.[11][14]In 1978, Lego produced the first minifigures, which have since become a staple in most sets.[15]
In May 2011, Space Shuttle Endeavour mission STS-134 brought 13 Lego kits to the International Space Station, where astronauts built models to see how they would react in microgravity, as a part of the Lego Bricks in Space program. The results will be shared with schools as part of an educational project.[16][17]
In May 2013, the largest model ever created was displayed in New York and was made of over 5 million bricks; a 1:1 scale model of an X-wing fighter.[18] Other records include a 112-foot (34 m) tower[19] and a 4 km (2.5 mi) railway.[20][21][22]
In February 2015, Lego replaced Ferrari as the "world's most powerful brand."[4][23]
In popular culture
Main
article: Lego in popular culture
Lego's popularity is demonstrated by its wide representation and usage in
many forms of cultural works, including books, films and art work. It has even
been used in the classroom as a teaching tool.[24] In the
USA, Lego Education North America is a joint venture between Pitsco, Inc. and
the educational division of the Lego Group.[25]In 1998, Lego bricks were one of the original inductees into the National Toy Hall of Fame at The Strong in Rochester, New York.[26]
Design
A model of Trafalgar
Square, London, in Legoland Windsor
Lego pieces of all varieties
constitute a universal system. Despite variation in the design and the purposes
of individual pieces over the years, each piece remains compatible in some way
with existing pieces. Lego bricks from 1958 still interlock with those made
in the current time, and Lego sets for young children are compatible with those
made for teenagers. Six pieces of 2x4 bricks can be combined in 915,103,765
ways.[27]Each Lego piece must be manufactured to an exacting degree of precision. When two pieces are engaged they must fit firmly, yet be easily disassembled. The machines that manufacture Lego bricks have tolerances as small as 10 micrometres.[28]
Lego Digital Designer is an official piece of Lego software for Mac OS X and Windows which allows users to create their own digital Lego designs.[32] The program once allowed customers to order their custom designs[33] with a service to ship physical models from Digital Designer to consumers; the service ended in 2012.[34]
Manufacturing
A Lego factory in Kladno, Czech
Republic, one of several sites in the world where Lego toys are
manufactured
Since 1963, Lego pieces have been manufactured from a strong, resilient
plastic known as acrylonitrile butadiene styrene
(ABS).[10][28]
As of September 2008, Lego engineers use the NX
CAD/CAM/CAE PLM software suite to model the
elements. The software allows the parts to be optimized by way of mould flow
and stress analysis. Prototype moulds are sometimes
built before the design is committed to mass production. The ABS plastic is
heated to 232 °C (450 °F) until it reaches a dough-like
consistency. It is then injected into the moulds at pressures between 25 and
150 tonnes, and takes approximately 15 seconds to cool. The moulds are
permitted a tolerance of up to two micrometres,
to ensure the bricks remain connected.[31] Human
inspectors check the output of the moulds, to eliminate significant variations
in color or thickness. According to the Lego Group, about eighteen bricks out
of every million fail to meet the standard required.[35] Lego
factories recycle all but about 1 percent of their plastic waste from the
manufacturing process. If the plastic cannot be re-used in Lego bricks, it is
processed and sold on to industries that can make use of it.[36][37]Manufacturing of Lego bricks occurs at a number of locations around the world. Moulding is done in Billund, Denmark; Nyíregyháza, Hungary; and Monterrey, Mexico. Brick decorations and packaging is done at plants in Denmark, Hungary, Mexico and Kladno in the Czech Republic. The Lego Group estimates that in the course of five decades it has produced some 400 billion Lego blocks.[38] Annual production of Lego bricks averages approximately 36 billion per year, or about 1140 elements per second. According to an article in BusinessWeek in 2006, Lego could be considered the world's No. 1 tire manufacturer; the factory produces about 306 million small rubber tires a year.[39] The claim was reiterated in 2012.[40]
In December 2012, the BBC's More or Less radio program asked the Open University's engineering department to determine "how many Lego bricks, stacked one on top of the other, it would take for the weight to destroy the bottom brick?"[41] Using a hydraulic testing machine, the engineering department determined the average maximum force a 2×2 Lego brick can stand is 4,240 newtons; since an average 2×2 Lego brick has a mass of 1.152 grams (0.0406 oz), according to their calculations it would take a stack of 375,000 bricks to cause the bottom brick to collapse, which represents a stack 3,591 metres (11,781 ft) in height.[41]
Private tests have shown several thousand assembly-disassembly cycles before the bricks begin to wear out,[42] although Lego tests show fewer cycles.[43]
Lego set themes
Further information: List of Lego themes
A
Lego set released in 2013, "Gold Getaway", based on the Lego Castle
theme
Since the 1950s, the Lego Group has released thousands of sets with a
variety of themes, including space, robots, pirates, trains,
Vikings,
castle,
dinosaurs, undersea
exploration, and wild west. Some of the classic themes that continue
to the present day include Lego City (a line of sets depicting city life introduced
in 1973) and Lego Technic (a line with more unique pieces; rotating
gears introduced in 1977).[44]Over the years, Lego has licensed themes from numerous cartoon and film franchises and even some from video games. These include Batman, Indiana Jones, Star Wars, and Minecraft. Although some of the licensed themes, Lego Star Wars and Lego Indiana Jones, had highly successful sales, Lego has expressed a desire to rely more upon their own characters and classic themes, and less upon licensed themes related to movie releases.[45]
For the 2012 Summer Olympics in London Lego released a special Lego Minifigures serie and for the 2016 Summer Olympics and 2016 Summer Paralympics in Rio, Lego released a kit with the Olympic and Paralympic mascots Vinicius and Tom.[46]
One of the largest Lego sets commercially produced was a minifig-scaled edition of the Star Wars Millennium Falcon. Designed by Jens Kronvold Fredericksen, it was released in 2007 and contained 5,195 pieces. It was surpassed however by a 5,922-piece Taj Mahal.[47]
Robotics themes
Main
articles: Lego Mindstorms, Lego Mindstorms NXT, Lego Mindstorms NXT 2.0, and Lego Mindstorms EV3
Lego has also initiated a robotics line of toys called 'Mindstorms' in 1999, and has
continued to expand and update this range ever since. The roots of the product
originate from a programmable brick developed at the MIT
Media Lab, and the name is taken from a paper by Seymour
Papert, a computer scientist and educator who developed the educational
theory of constructionism, and whose
research was at times funded by the Lego Group.[48]The programmable Lego brick which is at the heart of these robotics sets has undergone several updates and redesigns, with the latest being called the 'EV3' brick, being sold under the name of Lego Mindstorms EV3. The set includes sensors that detect touch, light, sound and ultrasonic waves, with several others being sold separately, including an RFID reader.[49]
The intelligent brick can be programmed using official software available for Windows and Mac computers, and is downloaded onto the brick via Bluetooth or a USB cable. There are also several unofficial programs and compatible programming languages that have been made to work with the brick, and many books have been written to support this community.[49]
There are several robotics competitions which use the Lego robotics sets. The earliest is Botball, a national U.S. middle- and high-school competition stemming from the MIT 6.270 Lego robotics tournament. Other Lego robotics competitions include Junior FIRST LEGO League (Jr.FLL) for students ages 6–9, FIRST Lego League (FLL) for students ages 9–16 (age 9–14 in the United States, Canada, and Mexico), and FIRST Tech Challenge (FTC) for high school students. Jr.FLL FLL, and FTC offer real-world engineering challenges to participants. FLL uses Lego-based robots to complete tasks. Jr.FLL participants build models out of Lego elements. FTC uses the NXT Intelligent brick and its pieces along with another building platform called TETRIX. In its 2010 season, there were 16,070 FLL teams in over 55 countries. In its 2010 season, there were 2,147 Jr.FLL teams with 12,882 total student participants in the United States and Canada. The international RoboCup Junior football competition involves extensive use of Lego Mindstorms equipment which is often pushed to its extreme limits.[50]
The capabilities of the Mindstorms range have now been harnessed for use in Iko Creative Prosthetic System, a prosthetic limbs system designed for children. Designs for these Lego prosthetics allow everything from mechanical diggers to laser-firing spaceships to be screwed on to the end of a child's limb. Iko is the work of the Chicago-based Colombian designer Carlos Arturo Torres, and is a modular system that allows children to customise their own prosthetics with the ease of clicking together plastic bricks. Designed with Lego's Future Lab, the Danish toy company's experimental research department, and Cirec, a Colombian foundation for physical rehabilitation, the modular prosthetic incorporates myoelectric sensors that register the activity of the muscle in the stump and send a signal to control movement in the attachment. A processing unit in the body of the prosthetic contains an engine compatible with Lego Mindstorms, the company's robotics line, which lets the wearer build an extensive range of customised, programmable limbs.[51][52]
Clones of Lego
Main
article: Lego
clone
The definitive shape of the Lego bricks, with the inner tubes, was patented
by the Lego Group in 1958.[13][53] Several
competitors have attempted to take advantage of Lego's popularity by producing
blocks of similar dimensions, and advertising them as being compatible with
Lego bricks. In 2002, Lego sued the CoCo
Toy Company in Beijing for copyright infringement over its "Coko
bricks" product. CoCo was ordered to cease manufacture of the products,
publish a formal apology and pay damages.[54] Lego sued
the English company Best-Lock Construction Toys in German
courts in 2004[55]
and 2009;[56]
however, the Federal Patent Court of Germany denied
Lego trademark protection for the shape of its bricks for the latter case.[57] In 2005,
the Lego Company sued Canadian company Mega Bloks
for trademark violation, but the Supreme Court of Canada upheld Mega Bloks' rights to sell their
product.[58]
In 2010, the European Court of Justice ruled that the
eight-peg design of the original Lego brick "merely performs a technical
function [and] cannot be registered as a trademark."[59]Related services
Official website
Main
article: Lego.com
First launched in 1996, the Lego website has developed over the years, and
provides many extra services beyond an online store and a product catalogue.
There are also moderated message boards that were founded in 2001. Since then,
the message boards received a complete overhaul and the design was neatened and
provided many new tools and various improvements on design features from 2001.[60] The site
also includes instruction booklets for all Lego sets dating back to 2002.[61]My Lego Network is a social networking site that involves items, blueprints, ranks, badges which are earned for completing certain tasks, trading and trophies called masterpieces which allow users to progress to go to the next rank. The website has a built in inbox which allows users to send pre written messages to one another. The Lego Network includes automated non-player characters within called "Networkers", who are able to do things which normal users cannot do, sending custom messages, and selling masterpieces and blueprints. The site also has modules which are set up on the user's page that give the user items, or that display picture compositions. Before My Lego Network, there were Lego Club Pages, which essentially held the same purpose, although the design lacked complex interaction.[62]
Theme parks
Main
article: Legoland
Merlin Entertainments operates six Legoland amusement
parks, the original in Billund,
Denmark, the second in Windsor, England, the third in Günzburg,
Germany, the fourth in Carlsbad, California, the fifth in Winter Haven, Florida, and the sixth in Nusajaya, Malaysia.[63] On 13
July 2005, the control of 70% of the Legoland parks was sold for $460 million
to the Blackstone Group of New York while the remaining
30% is still held by Lego Group.[64] There are
also eight Legoland Discovery Centres, two in Germany, four in
the United
States, one in Japan
and one in the United Kingdom. Two Legoland Discovery Centres
opened in 2013: one at the Westchester Ridge Hill shopping complex in Yonkers,
NY and one at the Vaughan Mills in Vaughan, Ontario, Canada. Another has opened
at the Meadowlands complex in East
Rutherford, New Jersey in 2014.[65]Retail stores
A
Lego store in Canada
Business consultancy
Main
article: Lego Serious Play
Since around 2000, the Lego Group has been promoting "Lego Serious
Play", a form of business consultancy fostering creative thinking, in
which team members build metaphors of their organizational identities and
experiences using Lego bricks. Participants work through imaginary scenarios
using visual three-dimensional Lego constructions, imaginatively exploring
possibilities in a serious form of play.[68]Related products
Video games
Main
article: List of Lego video games
Lego branched out into the video game market in 1997, beginning games with Lego
Island and Lego Creator. Popular titles include
the 1999 game Lego Racers and the 2001 game Lego
Racers 2. More recent licensed games include Lego Star Wars, Lego Indiana Jones,
Lego Batman, and many more including
the very well-received Lego Marvel Super Heroes game,
featuring New York City as the overworld and including Marvel characters from
the Avengers, the Fantastic Four, the X-Men, and more.[69][70] More
recently, Lego has created a game based on The
Lego Movie, due to its popularity.[71]Board games
Main
article: Lego board games
Lego
Games launched in 2009, was a series of Lego-themed board games designed
by Cephas Howard and Reiner Knizia[72][73] in which
the players usually build the playing board out of Lego bricks and then play
with Lego-style players. Examples of the games include "Minotaurus",
in which players roll dice to move characters within a brick-build labyrinth,
"Creationary", in which players must build something which appears on
a card, or "Ramses Pyramid", in which players collect gems and climb
up a customizable pyramid. Like many board games, the games use dice. However, in Lego
Games, the dice are Lego, with Lego squares with symbols on Lego studs on the
dice, surrounded by rubber. The games vary from simple to complex, some are
similar to "traditional" board games, while others are completely
different.[74]Films and television
Main
articles: List of Lego films and The
Lego Movie
For a time, Lego turned down approaches from Hollywood to make a
feature-length film based on the toy.[citation needed] However, a
number of straight-to-DVD computer animated Bionicle and Hero Factory movies
were produced, and Lego: The Adventures of Clutch
Powers was released on DVD in February 2010, a computer-animated film
made by Tinseltown Toons.[75]In June 2013, it was reported that Warner Bros. was developing a feature film adaptation of Lego Ninjago. Brothers Dan Hageman and Kevin Hageman were attached to write the adaptation, while Dan Lin and Roy Lee, along with Phil Lord and Chris Miller, were announced as producers.[76] A computer-generated animated series based on Lego Ninjago: Masters of Spinjitzu began in 2011, and another based on Legends of Chima began in 2013. A television series of Lego City has also been announced.[77]
The Lego Movie, a feature film based on Lego toys, was released by Warner Bros. in February 2014.[78] It featured Chris Pratt in the lead role, with substantial supporting characters voiced by Will Arnett, Morgan Freeman, Liam Neeson, Alison Brie, Will Ferrell and Nick Offerman.[79] A contest was held for contestants to submit designs for vehicles to be used in the film.[80] After the release of The Lego Movie, independent Canadian toy retailers reported issues with shortages of Lego products and cited cancellations of Lego pre-orders without warning[81] as a motive to stock compatible, rival products.[82]
Books and magazines
Lego has an ongoing deal with publisher Dorling Kindersley (DK), who are producing a series of illustrated hardback books looking at different aspects of the construction toy. The first was "The Ultimate Lego Book", published in 1999. More recently, in 2009, the same publisher produced The LEGO Book, which was sold within a slipcase along with Standing Small: A celebration of 30 years of the LEGO minifigure, a smaller book focused on the minifigure. In 2012, a revised edition was published. Also in 2009, DK also published books on Lego Star Wars (Lego Star Wars: The Visual Dictionary) and a range of Lego-based sticker books.[83]Although no longer being published in the United States by Scholastic, books covering events in the Bionicle storyline are written by Greg Farshtey. They are still being published in Europe by AMEET. Bionicle comics, also written by Farshtey, are compiled into graphic novels and were released by Papercutz. This series ended in 2009, after nine years.[84]
There is also the Lego Club and Brickmaster magazine, the latter discontinued in 2011.[85]
Няма коментари:
Публикуване на коментар