Як зробити соленоїдний двигун
Сучасні інженери регулярно проводять експерименти зі створення пристроїв з нетрадиційною і нестандартної конструкцією, таких як, наприклад, апарат обертання на неодімових магнітах. Серед цих механізмів слід зазначити і соленоїдний двигун, що перетворює енергію електричного струму в механічну енергію. Соленоїдниє двигуни можуть складатися з однієї або декількох котушок - соленоїдів.
У першому випадку задіяна лише одна котушка, при включенні і виключенні якої відбувається механічний рух кривошипно-шатунного механізму. У другому варіанті використовується кілька котушок, що включаються по черзі за допомогою вентилів, коли подача струму від джерела живлення здійснюється в один з напівперіодів синусоїдальної напруги. Зворотно-поступальні рухи сердечників надають руху колесо або колінчастий вал.
Соленоїдний двигун принцип роботи
Відповідно до основної класифікації, соленоїдні двигуни бувають резонансними і нерезонансна. У свою чергу, існує Однокатушечний і многокатушечная конструкції нерезонансних двигунів. Відомі також параметричні двигуни, в яких сердечник втягується в соленоїд, але займає потрібне положення при досягненні магнітного рівноваги після декількох коливань. При збігу частоти мережі із власними коливаннями сердечника може статися резонанс.
Соленоїдниє двигуни відрізняються компактністю і простотою конструкції. Серед недоліків слід відзначити низький коефіцієнт корисної дії цих пристроїв і високу швидкість руху. До теперішнього часу ці недоліки не вдалося подолати, тому дані механізми не знайшли широкого застосування на практиці.
Робоча котушка Однокатушечний пристроїв вмикається і вимикається за допомогою механічного вимикача, за рахунок дії тіла сердечника або напівпровідникових вентилем. В обох варіантах зворотний хід забезпечується пружиною, яка має пружністю. У двигунах з декількома котушками робочі органи включаються тільки вентилями, коли до кожної котушці по черзі підводиться струм в проміжку одного з напівперіодів синусоїдальної напруги. Сердечники котушок починають по черзі втягуватися, в результаті, це призводить до скоєння зворотно-поступальних рухів. Ці рухи через приводи передаються на різні двигуни, які виконують функцію виконавчих механізмів.
Пристрій соленоїдного двигуна
Існують різні типи механічних і електричних пристроїв, робота яких грунтується на перетворенні одного виду енергії в інший. Їх основні типи широко використовуються у всіх машинах і механізмах, які застосовуються на виробництві та в побуті. Існують і нетрадиційні апарати, роботу над якими здійснюється поки на рівні експериментів. До них можна віднести і соленоїдні двигуни, що працюють на основі магнітного дії струму. Його основною перевагою вважається простота конструкції і доступність матеріалів для виготовлення.
Основним елементом даного пристрою є котушка, по якій пропускається електричний струм. Це призводить до утворення магнітного поля, втягує всередину плунжер, виконаний у вигляді сталевого сердечника. Далі, за допомогою кривошипно-шатунного механізму, поступальні рухи сердечника перетворюються в обертальний рух вала. Можна використовувати будь-яку кількість котушок, однак, найбільш оптимальним вважається варіант з двома елементами. Всі ці фактори потрібно обов'язково враховувати при вирішенні питання як зробити соленоїдний двигун своїми руками з підручних матеріалів.
Нерідко розглядається варіант із трьома котушками, що відрізняється більш складною конструкцією. Тим не менш, він має більш високу потужність і працює значно рівномірніше, що не вимагаючи маховика для плавності ходу.
Робота даного пристрою здійснюється наступним чином.
- З електричної мережі струм потрапляє на розподільник через щітку соленоїда, після чого надходить уже безпосередньо в цей соленоїд.
- Після проходження по обмотці, ток знову повертається в мережу через загальні кільця і щітку, встановлені в розподільнику. Проходження струму призводить до утворення сильного магнітного поля, втягує плунжер всередину котушки до її середині.
- Далі поступальний рух плунжера передається шатуну і кривошипа, що здійснюють поворот колінчатого вала. Одночасно з валом відбувається поворот розподільника струму, що запускає в дію наступний соленоїд.
- Другий соленоїд починає діяти ще до закінчення роботи першого елемента. Таким чином, він надає допомогу при ослабленні тяги плунжера першого соленоїда, оскільки зменшується довжина його плеча в процесі повороту кривошипа.
- Після другого соленоїда в роботу включається наступна - третя котушка і весь цикл повністю повторюється.
Соленоїдний двигун своїми руками
Кращим матеріалом для котушок вважається текстоліт або деревина твердих порід. Для намотування використовується провід ПЕЛ-1 діаметром 0,2-0,3 мм. Намотування виконується в кількості 8-10 тис. Витків, забезпечуючи опір кожної котушки в межах 200-400 Ом. Після намотування кожних 500 витків робляться тонкі паперові прокладки і так до остаточного заповнення каркаса.
Для виготовлення плунжера застосовується м'яка сталь. Шатуни можуть бути виготовлені з велосипедних спиць. Верхню головку потрібно робити в вигляді невеликого кільцеподібного вушка з необхідним внутрішнім діаметром. Нижня головка обладнується спеціальним захватом для кріплення на шийці колінчастого вала. Він виготовляється з двох жерстяних смужок і являє собою вилку, яка одягається на шийку кривошипа. Остаточне кріплення вилки здійснюється мідним дротом, протягуємо через отвори. Шатунная вилка надаватися на втулку, виконану з мідної, бронзової або латунної трубки.
Колінчастий вал робиться з металевого стержня. Його кривошипи розташовуються під кутом 120 градусів відносно один одного. На одній стороні колінчастого вала закріплюється розподільник струму, а на іншій - маховик у вигляді шківа з канавкою під приводний ремінь.
Для виготовлення розподільника тока можна використовувати латунне кільце або відрізок люльки відповідного діаметру. Виходить одне ціле кільце і три півкільця, розташовані по відношенню один до одного із зсувом на 120 градусів. Щітки робляться з пружинних пластинок або злегка розклепаною сталевого дроту.
Кріплення втулки розподільника струму виробляється на текстолітовий валик, який вдягають на один з кінців колінчастого вала. Всі кріплення здійснюються за допомогою клею БФ і шпонок, що виготовляються з тонкого дроту або голок. Установка розподільника виконується таким чином, щоб включення першої котушки відбувалося при знаходженні плунжера в самому нижньому положенні. Якщо дроти, що йдуть від котушок на щітки, поміняти місцями, то обертання валу буде відбуватися в зворотному напрямку.
Установка котушок проводиться в вертикальному положенні. Вони закріплюються різними способами, наприклад, дерев'яними планками, в яких передбачені поглиблення під корпусу котушок. По краях кріпляться боковини з фанери або листового металу, в яких передбачені місця під установку підшипників під колінчастий вал або латунних втулок. При наявності металевих боковин, кріплення втулок або підшипників проводиться методом пайки. Підшипники рекомендується встановлювати і в середній частині колінчастого вала. З цією метою передбачаються спеціальні бляшані або дерев'яні стійки.
Щоб уникнути зсуву колінчастого вала в ту чи іншу сторону на його кінці рекомендується припаяти кільця з мідного проволоки, на відстані приблизно 0,5 мм від підшипників. Сам двигун повинен бути захищений бляшаним або фанерних кожухом. Розрахунки двигуна виконуються виходячи з змінного електричного струму, напругою 220 вольт. У разі необхідності пристрій може функціонувати і при постійному струмі. Якщо ж мережеве напруга становить всього 127 вольт, кількість витків котушки слід знизити на 4-5 тисяч витків, а перетин дроту зменшити до 0,4 мм. За умови правильного складання, потужність соленоїдного двигуна складе в середньому 30-50 Вт.