«Для умелых рук»
Московская областная
станция юных техников
Электродвигатели
для моделей
*** 1960 ***
От нас: 500 радиоспектаклей (и учебники)
на SD‑карте 64(128)GB — ГДЕ?..
Baшa помощь проекту:
занести копеечку — КУДА?..
|
Для третьей ступени РЕВЕРСИВНЫЙ ЭЛЕНТРОДВИГАТЕЛЬ ДЛЯ МОДЕЛИ Самым удобным и надёжным двигателем для действующих моделей является электрический двигатель. Он занимает мало места, не требует особого ухода, прост в обращении. Стоит лишь к нему подключить батарею или ток от трансформатора, посредством которого высокое напряжение осветительной сети понижается до требуемой величины, и двигатель заработает. Наконец, электродвигатели имеют ещё то преимущество, что позволяют очень легко изменять направление вращения якоря и с помощью различных редукторов подбирать необходимое количество оборотов. Здесь даётся описание электродвигателя, который испытан на различных режимах работы, устанавливался на моделях тепловоза, бульдозера, автомобиля и везде действовал безотказно. Электродвигатель (рис. 1) состоит из статора и катушки с обмоткой возбуждения, якоря с валом и коллектором, планок-подшипников, поворотных щёток и щитка для более удобного включения электродвигателя. СТАТОР изготовляют из старого трансферах матора, сердечник которого набран из п- или г-образной формы железа и в собранном ви-де представляет собой замкнутую прямо-)грльную рамку с окном. Размеры сердечни-трансформатора не должны быть меньше указанных на рис. 2, иначе не поместится нужное количество витков обмотки возбуждения. Чтобы не разбирать сердечника, негодную обмотку вместе с каркасом катушки распиливают вдоль ножовкой и совсем удаляют. Полюса статора размечают на длинной стороне сердечника. В центре этой стороны проводят линии, пересекающиеся под прямым углом. Затем в точку пересечения линий ставят керн и лёгким ударом молотка делают в сердечнике небольшое углубление. Раздвинув ножки циркуля на 15 мм, ставят его в углубление и проводят окружность. Такую же окружность размечают и с противоположной стороны статора. При этом разметить её нужно очень точно, чтобы центры обеих окружностей не были смещены относительно др.уг друга. Теперь остаётся прочертить чертилкой или остриём шила ещё две линии, соединяющие точки, где окружности обрываются у краёв статора. Эти линии понадобятся при окончательной обработке полюсов. Чтобы легче было выпилить место для якоря, внутри окружности сверлят ряд сквозных отверстий (рис. 3). Края этих отверстий нигде не должны пересекать разметку. Сверление производить лучше в школьной мастерской на станке или электрической дрелью. Это и быстро и удобно. В крайнем случае можно сверлить и ручной дрелью, следя за тем, чтобы дрель всё время находилась строго в вертикальном положении. Перемычки, образовавшиеся между просверлёнными отверстиями, перепиливают1 ножовмрй или лобзиком, в который вставляется пилочка по металлу. После этого статор зажимак» в тиски и полукруглым напильником, .сначала ирачёвым, а потом личным опиливают все оставшиеся неровности на поверхности полюсов КАТУШКА СТАТОРА. Если провод прямо наматывать на железа статора, можно повредить изоляцию и выйАет из строя вся обмотка. Поэтому провод 1адо оберегать от повреждений и наматывать только на катушку. Каркас катушки Аготовляют следующим образом. Спинку статора обматывают несколькими слоями пивчей бумаги, чтобы толщина слоя приблизительно была около 1 мм. Затем по краям обёигки надевают по две щёчки. Их вырезают и тонкого, но обязательно плотного картона Цэис. 4 см. на третьей странице обложки). Йаждая щёчка состоит из п-образной части I прямоугольной вставки. Щёчки склеиваю» так, чтобы у одной вставка находилась вверху, а у другой внизу. Собранный каркас кадушки покрывают несколько раз эмалитом или БФ-2 и оставляют до полного высыхания. ОБМОТКА ВОЗБУЖДЕНИЯ служит для создания магнитного по/я статора. Если в обмотке изменить направление тока, то вместе с этим будет изменяться и направление вращения якоря. Двигатель, у которого якорь может вращаться вправо и влево, носит название реверсивного, а изменение вращения якоря называется реверсированием. Наш двигатель тоже реверсивный. Его обмотка состоит из двух секций, одинаковых по количеству витков. Попеременное включение первой или второй секции позволяет менять направление тока в обмотке возбуждения и, следовательно, заставлять якорь вращаться то в одну, то в другую сторону. Длг намотки каждой секции нужно 20 М провеса диаметром 0,6 мм в эмалевой изоляции. ... Кусок жести, из которой предполагается изготовить пластины якоря, предварительно следует отжечь на огне и после остывания нарезать на квадраты 35X35 мм. Углы каждого квадрата соединяют прямыми линиями и там, где линии пересекаются, делают, как у шаблона, отверстия. Теперь надо подобрать к этим отверстиям небольшой болтик. Наложив шаблон на квадрат, свинчивают их, чтобы не было сдвига, и по шаблону размечают пластину якоря. Изготовляют пластины точно так же, как перед этим изготовляли шаблон. Количество пластин зависит от толщины жести. Ширина собранного на валу якоря должна быть 16 мм. Для вала двигателя подыскивают прямой стальной пруток диаметром 4 мм, но, в крайнем случае, можно использовать и длинный гвоздь. Барабан коллектора (рис. 6) туго свёртывают из полоски бумаги, смазанной клеем БФ-2, а пластины коллектора из тонкой латуни (их должно быть три) тем же клеем приклеивают к барабану. Зазор между пластинами надо стараться сделать как можно меньше, чтобы не было искрения при работе двигателя. ЛАНКИ-ПОДШИПНИКИ. Вал якоря вращается в подшипниках, представляющих со-боЬ планки из миллиметрового железа или латуни. Длину планок можно определить самому, исходя из расстояния между центрами отверстий в статоре. Укрепляют планки на двух шпильках, которые вставляют вместо коротких болтов, стягивающих трансформаторное железо. Со стороны коллектора между планкой и статором на шпильки надевают трубки длйной 23 мм, а с обратной стороны вместо трок прокладывают по нескольку шайб. ПОЛ ОСИ А БУМАГИ, СМАЗАННАЯ КЛЕЕМ БФ-2 Рис. 6. Изготовление коллектора Отрегулировав положение якоря в вырезе статора, шпильки затягивают гайками. ОБОРОТНЫЕ ЩЁТКИ. Пластину щёткодержателей изготовляют из изоляционного материала (текстолит, гетинакс). Размеры пластины 20X60 мм, толщина — 2 мм. Чтобы пластину можно было поворачивать на валу двигателя, её надевают на втулку. Втулкой может служить телефонное или штепсельное гнездо. Поэтому в одной из планок-подшипников отверстие подгоняется не по валу, а по диаметру втулки. Закрепляется втулка гайкой. После регулировки щёток гайки припаивают, чтобы предотвратить самооткручивание. Щёткодержатели делают из белой жести илр тонкой листовой латуни. На заготовку переносят размеры с рис. 7, вырезают заготовки по контуру и сгибают по пунктирным линиям. Получившиеся для щёток коробочки следует пропаять, чтобы они не разгибались. В эти коробочки будут вставлены медно-графитные щётки. Их можно взять от настоящего электродвигателя, опилив щётки напильником до нужных размеров. При этом надо сохранить часть, покрытую медным слоем. К этому слою надо припаять тонкий многожильный проводок. Чтобы щётки прижимались к коллектору, устанавливают нажимные пластинчатые пружины. Один конец пружины изгибают, как указано на рисунке, а другой зажимают в прорези припаянного к щёткодержателю штырька — обрезка штепсельной вилки. Щёткодержатели укрепляют на поворотной пластине винтами, под гайки которых подводят провода от щёток. ЧЦИТОК размером 40X60 мм выпиливают из тЬго же материала, что и поворотную пластину щёткодержателя. Устанавливают щиток на боковой части статора. Для этого в щитке с одной стороны просверливают отверстие под болт, стягивающий трансформаторное железо, а на другой стороне выпиливают полукруглую выючку. При установке щитка на место она совпадает с трубкой, надетой на шпильку. Подключение к щитку производится с помощью трёх винтов. Винты диаметром 3 — 4 мм размещают в ряд и закрепляют гайками. Под вторые гайки будут подключены провода от батарейного источника питания двигателя или от понижающего трансформатора. СБОРКА. Поместив в вырезе статора якорь и надев на шпильки шайбы и трубки, устанавливают планки-подшипники. Найдя такое положение якоря, когда зазор между его полюсами и полюсами статора будет везде одинаковый, примерно 0,5 мм, затягивают натуго гайки на шпильках. Теперь можно вставить щётки, а провода от них подвести к винтам, удерживающим щёткодержатели. Конец обмотки одной секции и начало другой соединяют с одной из щёток. Вторую щётку соединяют со средним винтом на щитке. Этот винт будет нулевой точкой. К крайним винтам щитка подводят свободные концы обмоток секций. ИСПЫТАНИЕ, РЕГУЛИРОВКА. Для нормальной работы двигателя на полной мощности достаточно 16 — 18 в. Подключив источник питания к среднему винту на щитке и к одному из крайних и плавно поворачивая планку с щёткодержателями, находят то положение щёток, при котором двигатель будет развивать самое большое число оборотов. Определить это легко на слух. Ецли искрят, надо проверить, не жины и нет ли заусенцев fra пластинах лектора. Если же якорь с трудом трогается с места, то это происходит потому, что щётки сильно сжаты пружинами и их нужно чуть отогнуть. Когда щётки будут отрегулированы, присоединяют провод от источника питания к другому крайнему винту. Якорь должен легко тронуться с места, но вращаться он теперь будет в обратную сторону. САМОДЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОДРЕЛЬ (рис. 8) Самый подходящий двигатель для электродрели — швейный привод. Он снабжён реостатом, который позволяет регулировать обороты якоря, включать и выключать двигатель. Педаль реостата нажимают ногой, что делает работу такой электродрели более удобной. Сам двигатель не требует никаких переделок и включается в осветительную сеть 127 или 220 в, в зависимости оттого, какое напряжение указано на корпусе двигателя. Но швейный привод не рассчитан на осевое давление, которое при сверлении будет смещать якорь и может привести к поломке щёток. Поэтому сверлилку надо снабдить упорным подшипником. Из стальной пластины толщиной 2 мм заготовляют два квадрата со сторонами 40 мм. Из середины этих квадратов проводят циркулем окружности диаметром 32 мм. Зажимая заготовки в тиски, обрабатывают их напильником с крупной насечкой так, чтобы получились диски. Затем на тыльной стороне двигателя отвёртывают винты, крепящие фланец. Его нужно положить поочерёдно на каждый диск и как по шаблону очертить остриём шила места, где должны проходить винты. Найдя центры отметок, просверливают трёх-миллиметровым сверлом отверстия в обоих дисках. А в одном из них — и посредине, для упорного шарика. Такой шарик можно вынуть из обычного радиального подшипника. Диаметр шарика не должен превышать 3 мм. Поставив фланец на своё место, кладут на него оба диска с шариком между ними и стягивают всё это винтами, которые должны быть теперь несколько длиннее тех, что стояли на двигателе раньше. Винты надо затягивать равномерно, следя, чтобы верхний диск не был перекошен. По величине зазора между дисками подбирают к каждому винту прокладку — гаечку или несколько шайбочек. Вынув винты, ставят прокладки и шарик, смазанный маслом. Чтобы удержалась смазка, между дисками надо проложить фетровую прокладку. Теперь можно собрать упорный подшипник. Крепление сверлильного патрона на валу двигателя зависит от конструкции патрона. Если она насаживается на конус, то такой ко- нус вытачивают на токарном станке и на этом же станке сверлят по центру. Отверстие должно быть таким, чтобы конус плотно надевался на конец вала швейного привода. Если патрон с резьбовой нарезкой, то на станке вытачивают втулку с такой же резьбой. Вместо втулки можно использовать толстый болт с подходящей резьбой. Болт нужно сверлить особенно тщательно, чтобы не было биения патрона. Конус и втулку неподвижно закрепляют на валу с помощью штифта — обрезка стальной проволоки толщиной не менее 2 мм. Когда сверлилка готова, нужно включить её в сеть. Реостат ставят на пол. В патрон вставляют сверло, берут дрель в правую руку, а левой держат деталь. Постепенно нажимая ногой на реостат, включают двигатель и, плавно увеличивая обороты, начинают сверлить. При работе с толстым металлом сверло довольно быстро нагревается. Поэтому его нужно время от времени опускать для охлаждения в баночку с маслом. ПОДВЕСНОЙ ДВИГАТЕЛЬ ДЛЯ ПЛАВАЮЩИХ МОДЕЛЕЙ (рис. 9, 10) Последнее время на спортивных скоростных судах устанавливают подвесные двигатели внутреннего сгорания. Они не только сообщают судну большую скорость, но и заменяют руль. Если двигатель повернуть влево, судно начнёт разворачиваться ©право и на-оборот. Для небольших спортивных моделей катеров тоже можно построить подвесной электрический двигатель. Для катера длиной 300 — 350 мм подойдёт самодельный или продающийся в магазинах микродвигатель. Для его питания достаточно двух батареек от карманного фонаря. Чтобы включать и выключать двигатель, на модели должен быть малогабаритный (кнопочный или рычажковый) выключатель. РАМА — основная часть подвесного двигателя. Она должна быть лёгкой и прочной. Рама состоит из площадки и г-образной стойки. Обе детали изготовляют из железа или латуни толщиной 2 мм. Стойку к площадке припаивают, но можно закрепить её между двумя уголками маленькими болтиками. К стойке припаивают медные трубки. Это — кожухи валов. ВАЛЫ делают из ровного прутка диаметром 3 — 4 мм. Валы вращаются в подшипниках — спиральках из медной проволоки. Медную проволоку, очищенную от изоляции, надо намотать на вал виток к витку. От образовавшейся спирали отрезать четыре одинаковых по длине кусочка — два для вертикального кожуха и два для горизонтального. Каждый кусочек спирали обёртывают полоской тонкой латуни. Стык аккуратно пропаивают. Подшипники впаивают в кожухи. При этом витки спиралек должны быть расположены так, чтобы смазка, которой заполняют кожухи, не выталкивалась при вращении валов, а проникала внутрь подшипников. Две конические шестерни передают вращение вертикального вала горизонтальному. Шестерни закрыты картером обтекаемой формы. Он значительно уменьшает сопротивление нижней части двигателя, находящейся в воде. Картер формуют из загустевшего эмалита. Жидкий эмалит наливают на жесть и дают ацетону испариться. Шестерни облепливают пластилином и сверху покрывают загустевшим эмалитом. Через три-четыре дня эмалит затвердевает, образовав целлулоидную оболочку. Чтобы она была прочной, покрытие повторяют два-три раза. Затем напильником и шкуркой придают картеру симметричную форму и разрезают его вдоль тонким и острым ножом. Разделив картер на две половинки, вынимают пластилин, смазывают конические шестерни Даслом и склеивают обе половинки картера. ... Для изменения направления движения модели устанавливает поворотный кронштейн. Он состоит из втулочки, свёрнутой из жести, пружины, скобы и оси — длинного винта. Вту-лочку припаивают к кожуху вертикального вала. В скобе есть два отверстия. Одно из них с резьбой. Винт пропускают сначала в гладкое отверстие скобы, затем через втулочку; надевают на него пружину и ввёртывают в отверстие с резьбой. В определённом положении подвесной двигатель закрепляется фиксатором — кусочком стальной проволоки, припаянной к скобе. В площадке рамы есть несколько отверстий, расположенных по дуге, описываемой фиксатором. Если, удерживая скобу, приподнять раму, пружина сожмётся, и фиксатор выйдет из отверстия. Повернуз двигатель на нужный угол, надо опустить раму. Пружина разожмётся, и фиксатор, попав в доугое отверстие, не позволит двигателю изменить положение. Устанавливается подвесной двигатель на плавающей модели при помощи кронштейна (рис. 11). ПАРОВОЙ РЕАКТИВНЫЙ КАТЕР Несколько лет назад в магазинах игрушек продавались небольшие модели катеров с паровыми реактивными двигателями очень простого устройства. В корпусе модели помещался маленький плоский котёл с двумя металлическими трубочками, выведенными назад, под корму. Перед пуском котёл наполняли водой. Для этого в одну из трубок лили воду до тех пор, пока она, пройдя котёл, не начинала выливаться из второй трубки. Зажав пальцами отверстия трубочек, чтобы вода из котла не вытекла, катер ставили на воду; при этом выходные отверстия трубочек оказывались под водой. Затем под котёл ставили кусочек свечи, таблетку сухого спирта или комочек ваты, смоченной денатурированным спиртом, и зажигали. Через две-три минуты, когда вода закипала, «двигатель» начинал работать, и катер с характерным стуком, напоминающим стук настоящего подвесного лодочного двигателя, довольно быстро шёл по воде. Как же работает такой двигатель? Известно, что превращенная в пар вода сильно расширяется в объёме. Так как количество воды в котле очень мало, она после непродолжительного нагревания быстро обращается в пар и «ударяет» холодную воду в трубках. Благодаря этому холодная вода с силой вырывается из трубок под кормой, и отдача заставляет катер идти вперёд. Но одновременно пар, коснувшись холодной воды и холодных частей трубок, сгущается (конденсируется), и в котле и трубках создаётся разрежение. Под давлением наружного воздуха вода опять входит через трубки в котёл. В разогретом котле вода очень быстро вновь обращается в пар, так как пространство между крышкой и дном его очень мало. К тому же крышка котла сделана из тонкой латуни и в момент обращения воды в пар выдувается, а в момент конденсации пара — спадает и даже вдавливается. Благодаря этому вода из трубок вырывается с большей силой, чем втягивается: эта разница давлений и создаёт силу, движущую катер. Кружковцы Центральной станции юных техников заинтересовались этой игрушкой. Им удалось сделать катер несколько больших размеров, чем покупная игрушка (см. четвёртую страницу обложки). Работает он хорошо и движется быстро. Самая ответственная деталь модели — котёл 2 с паропроводными трубками 3. Дно котла сделайте из жести. Вырежьте прямоугольную (а ещё лучше — эллипсовидную) пластинку и молотком на доске выколотите её в виде неглубокой плоской чашки (рис. 14). Предварительно сделайте в доске стамеской небольшое корытообразное углубление. После отформования дна-чашки отогните плоскогубцами её края. Крышку котла вырежьте из листовой латуни толщиной 0,1 — 0,15 мм. Но прежде чем прикреплять крышку, впаяйте в дно котла две тонкие металлические трубки — паропроводы — так, чтобы угол между ними и дном получился не более 30 — 35°. После этого закройте дно упругой крышкой, загните поверх неё края дна и тщательно пропаяйте все швы, особенно в углах. При малейшем отверстии в котле «двигатель» работать не будет. Проверьте исправность котла продувкой через трубочки; при этом его нужно опустить в воду и смотреть, не выходят ли пузырьки воздуха. Заметьте места отверстий и пропаяйте их. «Топка» состоит из жестяной чашечки 5 с ручкой 6. В эту чашечку можно класть таблетки сухого спирта, горючего «Гекса» или вату с денатурированным спиртом. Сильного огня под котлом не разводите, иначе он может распаяться. Если установить руль под некоторым углом, то модель сможет двигаться по кругу даже в большом тазу с водой. в ней двумя отвер-модели закройте палубой из жести. Может е покрыть котёл крышкой, изогнутой и оформленной как верх каюты. После этого навесьте руль 4. ЛИТЕРАТУРА О САМОДЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯХ АБРАМОВ А. и ХЛЕБНИКОВ П. Самодельные электрические и паровые двигатели. Детгиз, 1953. БОГАТКОВ В., ГАЛЬПЕРШТЕЙН Л., ХЛЕБНИКОВ П. Электричество движет модели. Детгиз, 1958. ВИНОГРАДОВ Н. В. Как самому рассчитать и сделать электродвигатель. Г осэнергоиздат, 1958. КЛЕМЕНТЬЕВ С. Д. Миниатюрный электродвигатель. Изд-во ДОСААФ, 1951. КЛЕМЕНТЬЕВ С. Д. Самодельные электродвигатели малой мощности. Учпедгиз, 1956. КЛЕМЕНТЬЕВ С. Д. Самодельный электродвигатель. Изд-во ДОСАРМ, 1950. Своими руками. Сборник. Трудрезервиздат, 1957, стр. 69 — 83. СТРЕЛКОВ П. Г. Юному электротехнику. Детгиз, 1955, стр. 154 — 183. Техническое творчество. Сборник. Изд-во «Молодая гвардия», 1955, стр. 183 — 188.
|
