Устройство для компенсации потерь на трение при вращении волчка


При вращении волчка его кинетическая энергия постепенно превращается в тепло, и вскоре он останавливается. Самоделка, предложенная автором Instructables под ником HowToEngineer, компенсирует потери на трение за счёт подачи энергии извне. Волчок будет вращаться непрерывно, пока это не надоест самому пользователю, и он не выключит устройство.

Принцип действия прибора основан на взаимодействии магнитов:

Снаружи — магнит, замурованный в волчок, внутри — магнит на диске, приводимом во вращение электродвигателем. Читатели, предполагавшие, что в конструкции применены несколько электромагнитов, включаемых попеременно при помощи Arduino, будут разочарованы. Или наоборот, обрадованы, если считают это овер-инжинирингом. Регулятором частоты вращения электродвигателя служит проволочный резистор.

Далее показаны некоторые детали устройства: выключатель, проволочный (обязательно) переменный резистор (подойдут номиналы от 25 до 100 Ом), электродвигатель, тонкий многожильный провод, чуть ниже всего этого — два магнита, а вокруг… вешалка. Не удивляйтесь, она очень удобна для изготовления ножки волчка. Если откусить от неё очень маленький кусочек стальной проволоки, можно будет даже пользоваться ей дальше по прямому назначению.

Конечно, без инструментов такое не соберёшь. А если у вас есть 3D-принтер и двухкомпонентная эпоксидная смола, работа найдётся и для них.

Разработав все 3D-печатные детали, мастер выкладывает два архива, один из которых содержит все файлы формата FreeCAD, второй — все файлы формата STL. Затем собирает электрическую часть устройства:

Прикрепляет к валу двигателя держатель магнита, в который устанавливает магнит, приклеивает эпоксидной смолой. Пока она высыхает, рядом не должно быть никаких предметов, способных притянуть магнит, вытянув его тем самым из переходника. Нельзя допускать попадания смолы на подшипник двигателя — он не сможет вращаться. Полярность надо подобрать такую, чтобы, если смотреть сверху, двигатель вращался по часовой стрелке. Если вы левша — против часовой.

Устанавливает всё в корпус, на следующем фото видно, как именно магнит располагается в переходнике. Также становится понятно, какими делать корпус с креплением для двигателя и переходник, если 3D-принтера нет. Ручку для переменного резистора можно взять любую подходящую, готовую или самодельную.

Поверхность, на которой будет вращаться волчок, сразу после 3D-печати для этого не подходит. Мастер шлифует её, наносит слой эпоксидной смолы, даёт затвердеть, снова шлифует и наносит второй слой. После его затвердевания получается гладкая поверхность.

Готовой деталью закрывает корпус, и устройство готово:

В 3D-печатные волчки (их тоже можно изготовить и другим способом) устанавливает магниты, закрывает их цилиндрами и заклеивает:

Один из двух волчков уже имеет пластмассовое остриё. Им можно пользоваться сразу, но он быстро затупится — придётся подтачивать. Для второго волчка мастер отпиливает от вешалки небольшой кусок стальной проволоки:

Заостряет его, сверлит в волчке отверстие, вклеивает туда получившееся остриё:

Оба волчка готовы:

Если поверхность для вращения волчка изготовлена не 3D-печатью, а каким-либо иным способом, и получилась сразу гладкой, отшлифовать её и покрыть эпоксидной смолой как описано выше необходимо всё равно. Иначе она быстро износится от воздействия металлического острия. В любом случае необходимо предусмотреть возможность поддеть эту деталь и снять её для доступа к батарейному отсеку.

Мастер выкручивает переменный резистор на минимум, устанавливает волчок на поверхность, раскручивает волчок, включает питание, плавно вращает переменный резистор, пока не будет преодолено трение в подшипниках — двигатель начнёт вращаться. Ещё чуть увеличивает обороты, а затем уменьшает, пока частота вращения двигателя не совпадёт с частотой вращения волчка. Тот синхронизируется с двигателем, это будет заметно по резкому изменению звука. Теперь можно увеличить скорость до желаемой. Волчок будет вращаться, пока устройство не выключат, либо до разряда батареек/аккумуляторов, износа щёток, подшипников двигателя, а у первого волчка — ещё и острия. Все неисправности легко устранить, и всё заработает снова. Можно также предусмотреть вход для БП на 5 В и импульсный стабилизатор для преобразования этого напряжения в 3,3 В, а также применить ШИМ-регулятор вместо проволочного переменного резистора.


Источник

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

(Visited 3 times, 1 visits today)

About the author

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *