Doublebrick - Российское сообщество энтузиастов конструкторов LEGO!
DoubleBrick в Facebook DoubleBrick в Twitter DoubleBrick в ВКонтакте RSS каналы DoubleBrick
Следи за новостями!

Моторы LEGO и их применение в Technic-строительстве

Избранная статья! Статья | 15.05.2013 | 18:54 | Автор: rm8  | Серии: Power Functions | Technic Разделы: Конструктопедия | Своими руками


С появлением в 2007 году электрической системы LEGO Power Functions открылись новые интересные возможности для конструкторов, в частности моделей LEGO Technic:

  1. Моторизация
  2. Освещение
  3. Дистанционное управление

Наиболее важным и сложным на мой взгляд всегда является вопрос моторизации.

Ввиду множества существующих моторов всегда возникает вопрос: какой мотор выбрать для той или иной функции модели? Но недостаточно правильно выбрать мотор - не менее важно правильно его применить, а именно:

  1. определить необходимую скорость и крутящий момент вала в конечном месте приложения усилия (вращение колес/рулевая система/поворот башни или подъем стрелы крана и т.д.)
  2. правильно выбрать место расположения моторов в модели
  3. надежно закрепить моторы
  4. грамотно построить трансмиссию

Под трансмиссией понимается совокупность закрепленных шестерней, осей и прочих элементов для передачи крутящего момента от мотора к конечной точке моторизации. Более подробно я расскажу об этом отдельно. Отмечу лишь, что при неправильном планировании трансмиссии у модели будет низкий КПД и будут подвержены избыточной нагрузке отдельные элементы, что в конечном счете может привести к усиленному износу и даже поломке деталей трансмиссии.

На сегодняшний день линейка LEGO PF моторов представлена 4-мя моторами: L, M, XL, Servo. Дополнительно я включил в обзор скоростной 9V Race Buggy мотор, который не имеет аналогов в системе PF 2007 года. К сожалению, он уже не производится и не применяется в современных наборах, однако его можно купить б/у в достаточно хорошем состоянии.

8883 M (Medium) Motor. Средний мотор



Технические характеристики:

  • Мощность - 1,15 ватт
  • Крутящий момент при частичной* нагрузке - 5,5 Н·см
  • Максимальное потребление тока - 0,85 A
  • Минимальное потребление тока (без нагрузки) - 0,065 А
  • Вес - 31 г
  • Провод - четырех-жильный, 20 см
  • Размеры - 3x3x6
  • Интерфейс - Lego Technic, Lego System
  • Система: Power functions (PF)
  • Мотор с невысокой мощностью. Широко распространен в наборах LEGO Technic.

* нагрузка, при которой обороты падают в два раза от максимума.

Рекомендую использовать для рулевых систем, лебедок, пневмокомпрессоров, моторизации актуаторов, а также различных переключателей: коробок передач, пневмоклапанов и т.д. Применение возможно практически везде, где не требуется высокая мощность (высокая скорость и высокий крутящий момент одновременно). Поэтому для движения моделей данный мотор подходит плохо ввиду маленькой мощности.

Тем не менее, его можно использовать для движения моделей в следующих случаях:

- небольшие легкие модели;

- с понижающей передачей. Крутящий момент тем самым повысится, однако сильно снизится скорость;

- модели с несколькими М моторами для движения, например, по мотору на ось для полного привода или два мотора на ось - задний привод. Можно больше моторов, однако не целесообразно, так как проще установить более мощный мотор (L, XL) сэкономив при этом вес и свободное место.

Отличительной особенностью данного мотора является возможность его крепления к System-элементам за счет площадки размером 2x6 снизу.

При использовании в рулевой системе почти всегда необходимо делать понижающий редуктор для большего усилия и точного поворота колес. В своих моделях с небольшой скоростью движения я использую понижение как минимум 8:24 + 12:20. При этом использую белую clutch gear 24 шестерню с проскальзыванием для защиты рулевой от поломки в крайних. Также мотор хорошо подходит для рулевых систем с автовозвратом (возврат колес в центральное положение) с использованием резинок или других конструкций. В этом случае понижающий редуктор не требуется.

Мотор хорошо подходит для прямого подключения к линейным актуаторам практически для всех случаев применения.

К ИК-ресиверу можно подключать до 4-х M-моторов, к одному выходу ресивера до 2-х моторов. ВНИМАНИЕ: для использования 2-х моторов от одного выхода ИК-ресивера необходимо использовать ресивер старой версии, НЕ v2!

88003 L (Large) Motor. Большой мотор

Технические характеристики:

  • Мощность - 2,14 ватт
  • Скорость вращения без нагрузки - 390 об/мин
  • Крутящий момент при частичной нагрузке - 10,5 Н·см
  • Максимальное потребление тока - 1,3 A
  • Минимальное потребление тока (без нагрузки) - 0,12 А
  • Вес - 42 г
  • Размеры - 3x4x7
  • Интерфейс - Lego Technic
  • Система: Power functions (PF)

Большой мотор впервые появился в наборе 9398. Мотор универсален: обладает высокой скоростью вращения (почти как у М мотора) и достаточным крутящим моментом для движения модели. Преимущество использования данного мотора в качестве движущего - быстрый, легкий, компактный и не "рвет" трансмиссию (как XL). Может использоваться на скоростных машинах, моделях с моно/полным приводом и триальных моделях (не менее 2х моторов). При понижении редуктором итоговый крутящий момент в месте приложения будет немногим меньше, чем от XL-мотора при равной скорости. Рекомендую для наибольшей мощности использовать по два мотора одновременно - размеры мотора в большинстве случае это допускают (в отличие от громоздкого и неудобного XL).

L-Мотор может использоваться везде, где мощности М-мотора недостаточно - в рулевых системах, строительной технике и т.д.

Из прочих преимуществ мотора - наличие множества крепежных отверстий.

В ближайшее время мотор будет активно использоваться компанией LEGO в новых техник наборах, замещая M-мотор (например, набор 2013 года - 42009 Mobile Crane Mk II).

Недостаток, на мой взгляд, один: несмотря на заявленную ширину 4 дырки, на практике он занимает в конструкции все 5 дырок, что не всегда удобно.

8882 XL (Extra large) Motor. Экстра-большой мотор





Технические характеристики:

  • Мощность - 2,65 ватт
  • Скорость вращения без нагрузки - 220 об/мин
  • Крутящий момент при частичной нагрузке - 23 Н·см
  • Максимальное потребление тока - 1,8 A
  • Минимальное потребление тока (без нагрузки) - 0,08 А
  • Вес - 69 г
  • Размеры - 5x5x6
  • Интерфейс - Lego Technic
  • Система: Power functions (PF)

Мотор с высокой мощностью. У него невысокая скорость вращения вала, при этом огромный крутящий момент. Отлично подходит для полноприводных внедорожников, грузовиков и триальных машин с медленной скоростью передвижения и потребностью в большом крутящем моменте.

Официально мотор применялся в трех наборах: 8275, 4958 и 8258. Возможно, отказ от его дальнейшего применения в официальных наборах - отзывы потребителей о сломаных деталях. Это мое предположение. Надеюсь, мы еще увидим его в действии. В противном случае, мотор в ближайшем будущем рискует стать дорогим раритетом, как 9V Race Buggy мотор.

ВНИМАНИЕ: В руках неопытного строителя мотор часто приводит к сломанным шестерням, карданам и скрученным осям! При постройке модели необходим делать особо прочную трансмиссию для передачи высокого крутящего момента от мотора к колесам. Желательно ставить мотор максимально близко к оси исключая множество осей и передач, тем самым исключая риски поломок и повышая надежность в экстремальных нагрузках.

Постройка скоростных моделей с данным мотором затруднительна и неэффективна ввиду невысокой скорости вращения вала. Повышение скорости вращения за счет повышающего редуктора приводит к потерям крутящего момента.

Кроме движения моделей (8275 и 4958), мотор также подходит для второстепенных функций - там где нужна высокая мощность (как в 8258), или где нет возможности поставить М мотор с понижающим редуктором.

Недостатками данного мотора являются его большие размеры и вес.

В машинах среднего размера используют 1 мотор. В тяжелых и мощных моделях - 2 и больше.


9V Race Buggy Motor. Багги мотор.



Технические характеристики:

  • Мощность - 4,96 ватт
  • Скорость вращения без нагрузки: внешний выход - 1240 об/мин, внутренний выход - 1700 об/мин
  • Крутящий момент при частичной нагрузке: внешний выход - 7,7 Н·см, внутренний выход - 5,69 Н·см
  • Максимальное потребление тока - 3,2 A
  • Минимальное потребление тока (без нагрузки) - 0,16 А
  • Вес - 55 г
  • Размеры - 5x5x10
  • Интерфейс - Lego Technic
  • Система: 9V

Самый мощный лего-мотор. В настоящий момент не выпускается. Высокая скорость вращения вала, при этом достаточный крутящий момент. Отлично подходит для легких и средних скоростных машин. При использовании редуктора можно использовать в триальных моделях.

Мотор использовался в линейке наборов Racers (8475, 8366, 8376), Technic (8421, 8287) в 2002-2006 гг. Сейчас не выпускается. Можно найти "б/у" в хорошем состоянии.

Имеет два сквозных выхода с разной скоростью вращения.

ВНИМАНИЕ: мотор необходимо использовать с PF ИК-приемниками версии 2 (v2, от набора 9398), так как приемники старых версий не дают мотору выйти на полную мощность и при малейшей нагрузке на вал включают защиту от перегрузки. Кроме того, мотор можно использовать с блоком радиоуправления (уже не выпускается) от набора 8475, который рассчитан на работу с двумя моторами одновременно.

ВНИМАНИЕ: Для подключения к системе Power Functions, ввиду разных коннекторов, необходим переходник-удлинитель 9V-PF 20 см (продается отдельно).

Данный мотор мощнее, чем XL. В триальных моделях мотор позволяет ехать с более высокой скоростью. Легким скоростным моделям мотор позволяет достигать высоких скоростей (до 10 км/ч). Кроме того, возможна постройка легких дрифт-моделей.

Ввиду высокого потребления, к одному v2 ИК-приемнику можно подключить 1 багги мотор (+ маломощный M- или серво- мотор для руления, при необходимости). Кроме того, для каждого багги мотора крайне желательно иметь отдельный батарейный блок.

Преимущества: высочайшая мощность и возможность использования в любых моделях.

Недостатками данного мотора являются его большие размеры и крайне неудобное крепление из за Г-образной формы мотора. Мотор потребляет много энергии.

88004 Servo Motor. Сервомотор.

Технические характеристики:

  • Размеры мотора - 3х5х7. Имеется множество отверстий для крепления.
  • Интерфейс - Lego Technic
  • Система: Power functions (PF)
  • Скорость вращения мотора без нагрузки - 90 градусов за 0,25 сек, то есть колеса поворачиваются из центрального в крайнее положение за 0,25 сек. На практике скорость вращения сильно зависит от нагрузки.

Этот долгожданный мотор появился впервые в наборе 9398. Мотор сделан для одной цели - поворот управляемых колес как на настоящих машинах. Он не совсем похож на традиционные сервомоторы радиоуправляемых моделей, однако в нем реализованы функции автовозврата и поворота колес на разные углы.

Вал мотора не вращается бесконечно, как на обычных моторах: он поворачивает на 90 градусов по часовой стрелке и на 90 градусов против часовой. Итого - 180 градусов. При этом при опускании рычага управления стандартного пульта (или нажатии на кнопку сброс/стоп пульта с плавной регулировкой) мотор возвращает вал в центральное положение (то есть колеса авто встают прямо). Помимо этого мотор позволяет устанавливать 7 различных углов поворота колес в каждую сторону: всего 14 позиций + центральная. Для этого необходим пульт с плавной регулировкой, как в наборах с поездами.

Мотор имеет передний и задний выходы соединенные вместе. Это позволяет легко реализовать поворот одновременно передней и задней осей.

Если мотор управляется обычным пультом с рычагами: при нажатии на рычаг мотор поворачивается на максимальный угол - 90 градусов.

При управлении мотором пультом с регулировкой скорости мотор будет поворачивать вал постепенно в соответствии с вращением колеса пульта.

ВАЖНО: при строительстве модели вал мотора должен быть выровнен по центру - 4 точки на моторе и оранжевом выходе вала должны лежать на одной линии. Для центровки нужно подключить мотор к любому выходу ИК-ресивера, подключенного к включенному батарейному блоку. В этом случае вы услышите кратковременный звук мотора - центровка произведена. Пульт при центровке трогать не нужно!

Мотор не очень подходит для очень скоростных машин (как правило, они на багги-моторах) ввиду относительно медленной скорости поворота вала. Пожалуй, это единственный недостаток. Пусть он вас не смущает - построить очень быструю машину не так-то просто. Если вы новичок - сервомотор значительно облегчит вам постройку модели. Модель с таким мотором легче управляется ввиду наличия автоцентровки колес, что очень важно, если играть моделью будет ребенок.

В заключение хочу представить вам наглядные сравнительные характеристики от Sariel. Скорость моторов указана "средняя рабочая", а не максимальная. Тем не менее вы можете сравнить и соотнести характеристики моторов между собой.

При написании статьи использовались материалы сайтов lego.com, philohome.com и sariel.pl, а также личный опыт строительства.

Хороший FAQ по системе PF можно посмотреть тут.

Удачной моторизации!

Оригинал статьи размещен в блоге BrickGarage, группа ВКонтакте: Vk.com/technic_club


Поделиться |

Голосование
?
Ваша оценка
(9)
0.0
Голосовать могут только зарегистрированные пользователи.

20054 просмотра