Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Декоративный ветряк с трещоткой

Декоративный ветряк с трещоткой


Крутящий момент у ветряка неплохой, он довольно чувствительный без трещотки. При вращении пробовал пальцем тормозить диск, ну трет так прилично, маленький генератор из моторчика он бы потянул. Лопасти, конечно узковатые, но профиль вполне нормальный. Перейдем к изготовлению!

Материалы и инструменты:

Список материалов:
— кусок сантехнической трубы (у меня на 50 мм);
— жесткий диск от компа (шикарная ось);
— брусок;
— кусок металла или СД-диски для хвоста;
— краска или пропитка для дерева;
— колесная ступица от велосипеда;
— саморезы по металлу (у меня гипсокартонные).

Шаг первый. Ось
Подготавливаем ось, я использовал старый жесткий диск, размечаем все маркером и далее вырезаем болгаркой часть корпуса, шлифуем, получается готовый кронштейн под моторчик. Также сверлим отверстия под саморезы, как итог, кронштейн можно легко прикрутить к бруску.









Шаг третий. Лопасти
Лопасти вырезал из куска трубы на 50 мм, трубу просто чертим на две равные части и режем болгаркой, ну а далее срезаем наплавления канцелярским ножом.

Лопасти прикручиваем к диску саморезами по металлу, диск алюминиевый и саморезы туда заворачиваются отверткой, держится все довольно прочно.







Диск разметил на 4 части и прикрутил параллельно линиям лопасти. Крутить нужно только края лопастей, чтобы получить нужный профиль, смотрите на фото. Торчащие части саморезов спиливаем болгаркой, чтобы не цеплялись за корпус.

Шаг четвертый. Вертикальная ось и хвост
Для того чтобы ветряк поворачивался по ветру, сделал ось из колесной ступицы. Тут лучше крепить ось так, чтобы хвостовая часть была как можно длиннее, так ветряку будет повернуть легче.



Хвост сперва сделал из дисков, работали нормально, но вот чего-то они мне не понравились, сделал в итоге из металла.

Шаг пятый. Трещотка и установка
Трещотку сделал из бутылки, тональность можно настроить длиной пластины, которая цепляется за ветряк.
Крепим ветряк на мачту и можно испытывать. Трещит достаточно громко, особенно во дворе, получается эхо.
Дальше уже буду мудрить что-то с генератором, но трубу надо потолще, быть может, в ход пущу на 110 или подобную.



Ультразвуковой двигатель

Ультразвуково́й дви́гатель (Ультразвуковой мотор, Пьезодвигатель, Пьезомагнитный двигатель, Пьезоэлектрический двигатель), (англ. USM — Ultra Sonic Motor, SWM — Silent Wave Motor, HSM — Hyper Sonic Motor, SDM — Supersonic Direct-drive Motor и др.) — двигатель, в котором рабочим элементом является пьезоэлектрическая керамика, благодаря которой он способен преобразовать электрическую энергию в механическую с очень большим КПД, превышающим у отдельных видов 90 %. Это позволяет получать уникальные приборы, в которых электрические колебания прямо преобразуются во вращательное движение ротора, при этом крутящий момент, развиваемый на валу такого двигателя столь велик, что исключает необходимость применения какого-либо механического редуктора для повышения крутящего момента. Также данный двигатель обладает выпрямительными свойствами гладкого фрикционного контакта. Эти свойства проявляются и на звуковых частотах. Такой контакт является аналогом электрического выпрямительного диода. Поэтому ультразвуковой двигатель можно отнести к фрикционным электромоторам.

Содержание

  • 1 История создания и применения
  • 2 Конструкция
  • 3 Принцип работы линейного пьезодвигателя, работающего на периодическом зацеплении
  • 4 Принцип работы пьезодвигателя вращения, работающего на трении
  • 5 Преимущества пьезодвигателей
  • 6 Применение
  • 7 См. также
  • 8 Литература
  • 9 Ссылки
  • 10 Примечания

История создания и применения [ править | править код ]

В 1947 году были получены первые керамические образцы титаната бария и, уже с этого времени производство пьезоэлектрических моторов стало теоретически возможным. Но первый такой мотор появился лишь спустя 20 лет. Изучая пьезоэлектрические трансформаторы в силовых режимах, сотрудник Киевского политехнического института В. В. Лавриненко обнаружил вращение одного из них в держателе. Разобравшись в причине этого явления, он в 1964 году создаёт первый пьезоэлектрический мотор вращения, а вслед за ним и линейный мотор для привода реле [1] [2] . За первым мотором с прямым фрикционным контактом он создаёт группы нереверсивных моторов [3] с механической связью пьезоэлемента с ротором через толкатели. На этой основе он предлагает десятки конструкций нереверсивных моторов, перекрывающих диапазон скоростей от 0 до 10 000 об/мин и диапазон моментов вращения от 0 до 100 Нм. Используя два нереверсивных мотора, Лавриненко оригинально решает проблему реверса. Интегрально на валу одного мотора он устанавливает второй мотор. Проблему ресурса мотора он решает, возбуждая крутильные колебания в пьезоэлементе.

На десятилетия опережая подобные работы в стране и за рубежом, Лавриненко разработал практически все основные принципы построения пьезоэлектрических моторов, не исключив при этом возможность работы их в режиме генераторов электрической энергии.

Учитывая перспективность разработки, Лавриненко совместно с соавторами, помогавшими ему реализовать его предложения, он защищает многочисленными авторскими свидетельствами и патентами. В Киевском Политехническом институте создаётся отраслевая лаборатория пьезоэлектрических моторов под руководством Лавриненко, организуется первое в мире серийное производство пьезомоторов для видеомагнитофона «Электроника-552». В последующем, серийно производятся моторы для диапроекторов «Днепр-2», кинокамер, приводов шаровых кранов и др. В 1980 году издательство «Энергия» печатает первую книгу по пьезоэлектрическим моторам [4] , к ним появляется интерес. Начинаются активные разработки пьезомоторов в Каунасском политехническом институте под руководством проф. Рагульскиса К. М. [5] . Вишневский В. С., в прошлом аспирант Лавриненко, выезжает в Германию, где продолжает работу по внедрению линейных пьезоэлектрических моторов на фирме PHyzical Instryment. Постепенное изучение и разработка пьезоэлектрических моторов выходит за пределы СССР [6] . В Японии и Китае активно разрабатываются и внедряются волновые двигатели, в Америке — сверхминиатюрные двигатели вращения.

Читать еще:  Что плохого в роторном двигателе

Конструкция [ править | править код ]

Ультразвуковой двигатель имеет значительно меньшие габариты и массу по сравнению с аналогичным по силовым характеристикам электромагнитным двигателем. Отсутствие обмоток, пропитанных склеивающими составами, делает его пригодным для использования в условиях вакуума. Ультразвуковой двигатель обладает значительным моментом самоторможения (до 50 % от величины максимального крутящего момента) при отсутствии питающего напряжения за счёт своих конструктивных особенностей. Это позволяет обеспечивать очень малые дискретные угловые перемещения (от единиц угловых секунд) без применения каких-либо специальных мер. Это свойство связано с квазинепрерывным характером работы пьезодвигателя. Действительно, пьезоэлемент, который преобразует электрические колебания в механические питается не постоянным, а переменным напряжением резонансной частоты. При подаче одного или двух импульсов можно получить очень маленькое угловое перемещение ротора. Например, некоторые образцы ультразвуковых двигателей, имеющие резонансную частоту 2 МГц и рабочую частоту вращения 0,2-6 об/сек, при подаче одиночного импульса на обкладки пьезоэлемента дадут в идеальном случае угловое перемещение ротора в 1/9.900.000-1/330.000 от величины окружности, то есть 0,13-3,9 угловых секунд. [7]

Одним из серьёзных недостатков такого двигателя является значительная чувствительность к попаданию в него твёрдых веществ (например песка). С другой стороны, пьезодвигатели могут работать в жидкой среде, например в воде или в масле.

Принцип работы линейного пьезодвигателя, работающего на периодическом зацеплении [ править | править код ]

На «гибкий» статор (тонкая биморфная пластина, чем тоньше пластина, тем больше амплитуда колебаний и тем ниже частота резонанса) «подаётся» переменное напряжение высокой частоты, которое вынуждает его производить ультразвуковые колебания, формирующие механическую бегущую волну, которая и толкает (зацепляет) расположенный рядом ротор. При движении влево толкатель — расклинивает, при движении вправо — заклинивает. На этом принципе работают все пьезоэлектрические моторы с толкателями. Увеличивая число толкателей можно создавать моторы с огромными пусковыми моментами.

Но если обычный электродвигатель можно сделать практически «на коленке», ультразвуковой двигатель с высоким КПД 80-90% без сложного оборудования создать нельзя. Всё же сделать ультразвуковой двигатель в домашних условиях возможно, но КПД не будет превышать 60%, для этого в качестве ротора можно взять шарикоподшипник и прижать к нему пьезопластину с согласованными размерами.

Шаговый двигатель от видеомагнитофона как генератор

+- Hi-Fi Forum (https://hi-fidelity-forum.com/forum)
+— Форум: Звук (/forum-3.html)
+— Форум: Hi-Fi Аудио (/forum-8.html)
+— Тема: Шаговый двигатель как привод LP (/thread-59674.html)

Прошу высказать мнение по поводу возможности применения мощного 20-70 ВТ шаговика с мелким шагом в качестве привода стола. Может кто пробовал или фирма какая уже делала подобное?

RE: Шаговый двигатель как привод LP — Eugene. — 12-06-2012 21:42

Использовать — разве что в режиме микрошага.

RE: Шаговый двигатель как привод LP — Audio Fanat — 12-06-2012 22:21

А что, директ драйв это не микрошаговый двигатель?

RE: Шаговый двигатель как привод LP — Гаруспик — 12-06-2012 23:13

Ну Евегений уже сказал. Причём чем меньше размер шага, тем лучше. И чем менее мощный — тоже лучше. Но вообще в лучших вертушках шаговые движки не используются из-за микроподергиваний.
На моей прямоприводной микросейки естественно стоял не шаговый двигатель.

RE: Шаговый двигатель как привод LP — mariovel — 12-06-2012 23:26

(12-06-2012 20:27) синоптик писал(а): Прошу высказать мнение по поводу возможности применения мощного 20-70 ВТ шаговика с мелким шагом в качестве привода стола. Может кто пробовал или фирма какая уже делала подобное?

А какова цель экспэримэнта?

RE: Шаговый двигатель как привод LP — синоптик — 13-06-2012 06:01

просто характеристика момента в таких движках именно на высоких оборотах не имеет тех недостатков что синхронные и асинхронные двигатели — да и контроль скорости более эффективен чем в известных случаях.

RE: Шаговый двигатель как привод LP — element — 13-06-2012 06:08

(13-06-2012 06:01) синоптик писал(а): просто характеристика момента в таких движках именно на высоких оборотах не имеет тех недостатков что синхронные и асинхронные двигатели — да и контроль скорости более эффективен чем в известных случаях.

Оговоритесь,в качестве какого драйвера диска?Как прямой привод,или через передачу?

RE: Шаговый двигатель как привод LP — синоптик — 13-06-2012 06:10

ремень. и жесткий.типа нити.

RE: Шаговый двигатель как привод LP — Гаруспик — 13-06-2012 09:12

Вы же понимаете, что шаговик будет дергать диск вертушки между своими шажками?

RE: Шаговый двигатель как привод LP — синоптик — 13-06-2012 09:27

хотелось бы думать так что на довольно больших оборотах и при очень мелком шаге это будет практически неслышно.

RE: Шаговый двигатель как привод LP — Гаруспик — 13-06-2012 09:30

На каких «больших»? Допустим у вас вал движка 1 см, а диаметр диска 30. Обороты движка для обеспечении 33,33 на диске должны быть 1000 обмин на валу.
Ну и микрошаговый контроллер вещь непростая и недешевая.

RE: Шаговый двигатель как привод LP — синоптик — 13-06-2012 09:32

(13-06-2012 09:30) Гаруспик писал(а): На каких «больших»? Допустим у вас вал движка 1 см, а диаметр диска 30. Обороты движка для обеспечении 33,33 на диске должны быть 1000 обмин на валу.
Ну и микрошаговый контроллер вещь непростая и недешевая.

ну 1000 это уже немало. а контроллер — не прблема и самому замутить. ничего там сверх сложного. просто хотелось узнать — имеется такой опыт или нет..

Читать еще:  Высокие обороты при запуске двигателя рено сценик

RE: Шаговый двигатель как привод LP — Гаруспик — 13-06-2012 09:37

Я руководствуюсь простым правилом — если до меня этого никто не делал в хороших hi-fi аппаратах, то и мне не стоит

RE: Шаговый двигатель как привод LP — синоптик — 13-06-2012 09:58

так в том то и дело что незнаю .Делали или нет.

RE: Шаговый двигатель как привод LP — Yuri S — 13-06-2012 10:21

(13-06-2012 09:37) Гаруспик писал(а): Я руководствуюсь простым правилом — если до меня этого никто не делал в хороших hi-fi аппаратах, то и мне не стоит

(13-06-2012 09:30) Гаруспик писал(а): Ну и микрошаговый контроллер вещь непростая и недешевая.

Очень сложная

RE: Шаговый двигатель как привод LP — Гаруспик — 13-06-2012 10:57

(13-06-2012 10:21) Yuri S писал(а): Ну и зря.

У меня пока не было шансов убедиться в обратном.

(13-06-2012 09:30) Гаруспик писал(а): Ну и микрошаговый контроллер вещь непростая и недешевая.

Очень сложная
[/quote]

Эта статейка про шаговый контроллер, а не микрошаговый. Разница колоссальная.
Чтобы контролировать скорость и постоянно держать её стабильной нужно, как минимум, уметь программировать под микроконтроллеры. Могу ошибаться, но ТС вряд ли это умеет.

RE: Шаговый двигатель как привод LP — синоптик — 13-06-2012 12:01

все есть в готовом виде в конце концов. И если проектировать контроллер не для множества задач а для 3 х фиксированных скоостей то сложность его резко уменьшается.

RE: Шаговый двигатель как привод LP — element — 13-06-2012 12:09

Информация про использование шагового двигателя в нужном устройстве где-то проскакивала,но где-не могу вспомнить.Но помнится,что устройство(зарубежное)-очень сложное и дорогое.И естественно-использовался двигатель не от принтера/ксерокса,а специально изготовленный для этой цели(вращать диск проигрывателя) шаговый двигатель.Какая передача была использована-тоже не могу вспомнить.(А если не вспоминаю,то для меня-тема не заслуживающая внимания).
С уважением,Юрий.

RE: Шаговый двигатель как привод LP — АндрейКа — 13-06-2012 12:27

Поправьте мой склероз: В «Радиотехника 001» разве не шаговик использовался?

RE: Шаговый двигатель как привод LP — Yuri S — 13-06-2012 18:26

«Шаговый двигатель с магнитами на роторе (например от 5» дисководов)
при питании его переменкой и есть синхронный,
он же шаговый в микрошаговом режиме.» (С)
Из этой цитаты делается вывод, что пробовать можно, только питать его не импульсами, как это было задумано, а обычной переменкой, но с нужным количеством фаз, тогда он и дергаться будет не больше чем другие движки. (Дергаются ВСЕ движки без исключения, но с разной степенью).
Для себя также рассматриваю использование БВГ или движка тонвала от видака. Как правило это 3-хфазные синхронники. 3 фазы лучше формировать дополнительным 3-ф синхронником, от того-же БВГ или от ДВД-рома, запущенного от одной фазы. Идей много, но реализовывать пока нет времени.
Реально не дергающийся движок — гидравлический, на свободном перетекании воды под действием гравитации. тоже буду пробовать, уже и материалы приготовлены.

Шаговый двигатель от видеомагнитофона как генератор

4. Преобразование энергии ветра в электричество.

4.3.1 Ветрогенератор «с нуля».

Не знаю как Вы, а я делаю ветро генераторы, точнее их модели или прототипы. Не так что бы это было «по работе» или хобби. Это интересно. Они разные, и как правило, не самые эффективные. Но они работают, и некоторые из них – годами. Единственное, чего я не делаю, это ветроустановки с вертикальным ротором. Будучи в 8-м классе, я сделал модель такого ротора из картона, чертежной бумаги и клея ПВА, повесил на нитках в проеме окна, устроил сквозняк и . Нет. Не так что бы он вообще не вращался. Но старый вентилятор, (были такие, с резиновыми лопастями), вращался значительно бодрее.
Я не против установок с вертикальным ротором. Даже с учетом того, что работает только половина ротора, а оставшаяся вносит двойные потери от трения о воздух. Но что бы применять такую конструкцию нужно иметь очень веские причины и много. Поэтому – только с горизонтальным ротором.

«Прикидываем» размеры ветроколеса.

Сделать ветрогенератор – не проблема. Схема такая.
1. Измеряем, с помощью анемометра скорость ветра (в течении недели) и, параллельно ищем какой–нибудь генератор ( генератор от автомобиля, двигатель постоянного тока от плеера, видеомагнитофона, из компрессора для подкачки шин, шаговый двигатель от флоппи диска и так далее).
2. Крутим предполагаемый генератор с помощью электродрели, или чего ни будь еще, и выясняем какую мощность от него можно получить и при каких оборотах. Допустим это 50 Ватт, при 2000 об/мин (33 об/сек).
3. Ветроколесо делает около 5 оборотов в секунду. Поэтому придется позаботится о редукторе 5/33 или 1 : 6,6 .
4. Мощность и скорость ветра дадут нам диаметр ветроколеса. Допустим, средний ветер 10 м/с. Он переносит 615 Ватт на метр квадратный, на 10% из которых, мы можем рассчитывать (61,5 Ватт на метр площади ветроколеса).
5. Мощность, которую мы можем получить с генератора – 50 Ватт. Значит потребуется ветроколесо с площадью 50 Ватт / 61,5 Ватт/м.кв. = 0,81 м.кв. (около 1-го метра в диаметре).

Это была «стартовая идея». Дальше начинаем пересчитывать на меньшую / большую мощность, на большую / меньшую площадь ротора, или для более слабого ветра, который бывает чаше. К примеру, для 5 м/с (76,9 Ватт на метр квадратный потока) площадь ветроколеса должна быть уже 6,5 метров квадратных (2,9 метра в диаметре).

Читать еще:  Шевроле круз двигатель работает с перебоями

Упрощаем. Используем аксиому: Мощность ветрового потока, которую можно конвертировать в электроэнергию – около 10 процентов. Средняя угловая скорость ветроколеса, нагруженного генератором – 3-5 оборотов в секунду.

Теория – это всегда хорошо. Но практика, в данном случае, значительно важнее. Поэтому придется сделать простой ветрогенератор.

На фото – простейший ветрогенератор для экспериментов, в котором утилизирован хлам, валяющийся по дому. От него, уже сейчас, можно заряжать мобильный телефон, но посмотрим из чего он состоит.

1.Генератор (шаговый двигатель от дисковода 5,25).
2.Воздушный винт диаметром 0,8 м. (см. фото ниже)
3.Деревянная планка 1*1см.
4.Узел поворота (двигатель от дисковода 3,5).
5.Выпрямитель из 4 диодов и конденсатора.
6.Штатив для фотоаппарата.
7.Задний стабилизатор.

Не надо делать все «очень надежно», собирать на болтах, и рассчитывать на скорости ветра до 100 км/час. Вся эта конструкция ДОЛЖНА развалится на части, раз 10, за время экспериментов. Причины самые разные, но результат именно таков. Но мы отвлеклись.
Время изготовить простой воздушный винт. В данном случае, в качестве материалов выбраны планка от воздушного змея и кусок пластикового жалюзи, которое обычно на окнах. Склеив это вместе, с помощью термоклея, должно получиться что то подобное.

Угол наклона лопасти к плоскости вращения от 30 до 45 градусов. Он одинаков по всей длине лопасти. И самое главное. Вес этого винта – 30 грамм. (при диаметре 0,8 метра!). То есть, тщательной балансировкой можете не заниматься.

Дальше проще. Необходимо сделать лопасть, соединить все вместе и наблюдать за тем, как это работает, в реальных условиях. Вы будете удивлены, но это работает не так как Вы думаете.

Прежде всего лопасти.

Крепление на термоклее имеет огромное преимущество. После 90 градусов Цельсия этот клей размягчается и Вы можете легко поменять угол наклона лопасти. При желании можно сделать лопасть с переменным углом атаки. В этом случае, ближе к центру он будет больше (20 – 60 град), а на окончании лопасти меньше (около 5 град.). Лопасти с переменным углом (от радиуса) предпочтительнее. Они меньше шумят и скорее крутятся.

Возможно, Вы сделаете следующие выводы.
*Первый вывод, который Вы сделаете. Скорость вращения ветроколеса мало засвистит от качества изготовления лопастей. В большей степени она зависит от скорости ветра и диаметра ветроколеса («ометаемой» площади).
*Второй вывод. Лопасти с переменным углом атаки работают лучше.
*Третий вывод. Объемные лопасти (с сечением «типа» самолетного крыла), работают лучше, чем тонкие (плоские или выгнутые).
*Четвертый вывод – центральная часть ветроколеса (0,1 – 0.2 м от центра) вообще не работает. Ни при каких режимах. Она практически не участвует в пусковом моменте.

Кориолисов(о) ускорение или гироскопический эффект.

Понаблюдав за ветроколесом, Вы сделаете неожиданный вывод. Когда хвостовой стабилизатор поворачивает ветрогенератор на новое направление ветра, с воздушным винтом начинают происходить непонятные вещи. Он изгибается в вертикальной плоскости, проходящей через ось вращения. При чем, если верхняя часть винта отклоняется в сторону откуда дует ветер, то нижняя – в противоположную сторону (в сторону мачты). И наоборот. Зависит от направления, в котором поворачивается ось ветроколеса и от направления вращения самого ветроколеса.

С этим эффектом у меня связана одна старая история. Очень давно, мы сделали флюгирующий ветряк с двумя соосными колесами, вращающимися в разные стороны. Не так, что бы это было сильно необходимо или выгодно с точки зрения аэродинамики. Просто решили поэкспериментировать. Положительная сторона заключалась в том, что вал генератора можно раскрутить до скорости в 1,2 раза большей, чем с одним колесом. Два ветроколеса диаметром около метра с расстоянии около 30 см, продули в аэродинамической щели, регулярно возникающей в промежутке между двумя учебными корпусами и поехали устанавливать. В общем, при реальном ветре, все это проработало не больше минуты. Я еще не успел спуститься, а сверху что то сделало «чмяк» и лопасти, как кусочки бумаги, уже летели по ветру. Конечно, понятно почему. Ветровые колеса, вращающиеся в разные стороны изгибаются гироскопическим моментом, в разные стороны. При резком изменении ветра, ветряк повернулся и ветровые колеса быстро «выбрали» разделяющие 30 см. Было не смешно, но очень поучительно.

Последнее, совсем не означает, что ветрогенератор с соосными колесами невозможен. Он очень даже хорошо работает, и имеет преимущества, которые нельзя получить в других схемах. Только конструкция должна быть немного другая. Фотографии рабочей модели такого ветряка будут показаны на следующих страницах.

Гироскопический момент есть всегда. Он может быть больше или меньше и зависит от того, как быстро мы поворачиваем ось вращения ветроколеса. Силы, которые при этом возникают очень внушительные. Школьный эксперимент с вращающимся велосипедным колесом – тому подтверждение. При повороте что то должно изгибаться. К примеру лопасти винта. Если их сделать очень жесткими, то будет изгибаться вал, на котором вращается ветроколесо. Если и его сделать очень жестким, то будет изгибаться мачта, на которой установлен ветряк. Последнее, часто можно наблюдать в жизни, когда мачта угрожающе «кивает» вперед и назад, даже при слабом ветре.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector