Как сделать малооборотистый двигатель

Обновлено: 07.07.2024

На каких серийных автомобиля двигатель раскручивается как у спортбайка?

Автомобили с самыми высокооборотистыми моторами в мире. Эти 25 моделей машин ничем не уступают мотоциклам по одному очень своеобразному параметру – скорости вращения коленчатого вала двигателя на максимальных оборотах. Что это за автомобили, которые гарантируют высокие обороты и прекрасное звучание? Да вот же они:

Mazda MX-5

Двигатель MX-5 крутится до головокружительно высоких оборотов. Правда стоит учитывать, что среди конкурентов он наименее шустрый.

131 л. с. при 7.000 об/мин. Двигатель Mazda MX-5 – (4-цилиндровый ряд, 1496 куб. см, 131 л. с.).

Lotus Evora

V6, 3.456 куб. см, 436 л. с.- 7.000 об/мин. Lotus известен высокоскоростными двигателями, не в последнюю очередь из-за истории компании принимавшей участие в гонках Формулы-1.

Renault Clio

Renault Clio 16V Gordini R. S. (четырехцилиндровый рядный, объемом 1998 куб. см и мощностью 201 л. с.). Маленький француз делает 7.100 об/мин.

Porsche 911

McLaren

Ferrari 488

8.000 об/мин на спорткаре Ferrari 488 GTB (V8, 3.902 куб. см, 670 л. с.).

BMW M5

BMW M5 (кузов E60, V10, 4.999 куб. см, 507 л. с.). При 8.250 оборотах в минуту он создает невероятно приятный звук, притягательный и насыщенный.

Audi RS5

Ford Mustang

В техническом паспорте Shelby GT 350 (V8, 5.163 куб. см, 533 л. с.) стоят головокружительные 8.250 об/мин!

Lamborghini

Сердцебиение у быка частое! Lamborghini Huracán LP610-4 (V10, 5.204 куб. см, 610 л. с.) крутится до 8.250 оборотов в минуту.

BMW M3

BMW M3 Drivelogic (V8, 3.999 куб. см, 420 л. с.). Двигатель построенный более пяти лет назад создает значительные 8.300 оборотов.

Honda Civic

Honda Civic Type R (FK 2, рядный четырехцилиндровый, 1.996 куб. см, 310 л. с.). Вращается до 8600 оборотов. Один из самых высоких показателей в своем классе

Audi R8

Porsche 911

Porsche 911 GT3 RS (991-я модель, 6-цилиндровый оппозитный мотор, 3.996 куб. см, 500 л. с.): 8.800 об/мин делают его настоящим королем скорости.

Ferrari

Ferrari F12TDF (V12, 6.262 куб. см, 780 л. с.). Его 6,3-литровый V12 вращается на невероятных 8.900 оборотах. Техника вышла из гонок и перешла в серийное производство.

Honda S2000

Honda S2000 (4-цилиндровый рядный, 1.997 куб. см, 241 л. с.). Первое поколение крутилось словно Ferrari – 8.900 об/мин. С 2004 года Honda снизила скорости до 8.200 оборотов.

Ferrari 458

Lexus

Lexus LFA (V10, 4.805 куб. см, 560 л. с.). Опять же, техника пришли из гонок, а значит японец сможет удивить 9 тыс. обо/мин.

Mazda RX-8

Porsche 911

Porsche 918 Spyder

Еще раз Porsche, на этот раз 918 Spyder (V8 + электродвигатель, 4.593 куб. см, 887 л. с. – общая мощность). Бензиновый двигатель разгоняется до 9.150 оборотов. Электромотор крутиться еще быстрее…

Ferrari LaFerrari

Классика от Honda

Если мотоциклист строит родстер, то двигатели с верхней планкой до 9.500 об / мин от мотоцикла он поставить под капот такого автомобиля. Модель S 800 (рядный четырехцилиндровый, 791 куб. см, 67,2 л. с.) стала билетом в Европу для Honda/

Ariel Atom

Ariel Atom 500 (V8, 3.000 куб. см, 476 л. с.). Здесь также установлен двигатель, который на самом деле имеет мотоциклетные корни. Агрегат делает до 10.500 оборотов в минуту!

Какую мощность выдают реально существующие максимально малооборотистые двигатели? (т. е. с самыми малыми оборотами) ..или как его сделать самостоятельно с оборотами менее 400?

Млин. На шагающих экскаваторах стоят дизельные электростанции, от которых питаются двигатели постоянного тока. Их мощность несколько тысяч киловатт.
И обороты низкие. Надо такой.
Задачу чётче ставьте.

А зачем, если гораздо выгоднее (в подавляющем большинстве случаев) редуктор. Вопрос только в механической прочности редуктора и возможно, допустимой инерционности.

при снижении оборотов обычные электродвигатели теряют мощность, исключение - шаговые двигатели.
Крутящий момент задавать можно не обязательно через редуктор - колесные пароходы и паровозы как-то прекрасно обходились без него.

Первый униполярный двигатель Фарадея можно собрать за минуту. Необходимо совсем мало деталей. Все они, за исключением провода, есть на фотографии.

Нужен один неодимовый магнит: диск или пруток с аксиальным намагничиванием (на одной плоской стороне южный полюс, а на другой северный). Подойдёт любой из четырёх с фотографии.

Шуруп, гвоздь или саморез из примагничивающегося материала. Длина примерно 45 мм. Более короткие или более длинные могут снижать скорость вращения. Острый конец способствует лёгкой и быстрой работе.

Аккумулятор AA 1,2 В и провод подходящей длины.

Устройство собирается таким образом: магнит прикрепляется к головке шурупа. Конец шурупа за счёт этого примагничивается к аккумулятору. Через скользящий контакт ток подаётся к магниту. Начинается вращение.

Легче всего изменять обороты электродвигателя постоянного тока. Они меняются простым изменением напряжения питания. Причем неважно где: на якоре или на возбуждении, но это касается только маломощных машин с минимальной нагрузкой. В основном управление скоростью вращения производят по цепи якоря. Более того, здесь возможно реостатное регулирование, если мощность мотора небольшая, или есть довольно мощный реостат.

Это самый неэкономичный вариант. Механические характеристики двигателя с независимым возбуждением самые невыгодные из-за больших потерь, результатом чего является падение механической мощности, КПД.

Еще одна возможность – введение реостата в обмотку возбуждения. Рассматривая характеристики двигателя с независимым возбуждением, увидим, что регулирование скорости вращения возможно только в сторону увеличения оборотов. Это происходит ввиду насыщения обмотки.

Итак, реостатное регулирование скорости вращения аппарата независимого возбуждения оправдано в системах с минимальной нагрузкой. Лучше всего, когда работа при таком включении буде периодической.

В цепи якоря

Для осуществления этой схемы нужно цепь якоря подключить к источнику напряжения, которое можно менять.

Это возможно в электрических машинах малой или средней мощности. Двигатель большой мощности целесообразно подключить в схему с генератором напряжения независимого возбуждения.

Для низкого напряжения

Управление агрегатами на 12в проще из-за более низкого напряжения и как следствие, более доступных деталей. Вариантов подобных схем множество, поэтому важно понять сам принцип.

Такой двигатель имеет ротор, щеточный механизм и магниты. На выходе у него всего два провода, контролирование скорости идет по ним. Питание может быть 12, 24, 36в, или другое. Что нужно – это его менять. Лучше, когда в пределах от нуля до максимума. В более простых вариантах 12–0в не получится, другие варианты дают такую возможность.

Кто-то паяет радиоэлементы навесным монтажом, кто-то набирает печатную плату – это уже зависит от желания и возможностей каждого человека.

Этот вариант подойдет, если точность неважна: например, вентилятор. Напряжение меняется от 0 до 12 вольт, пропорционально меняется крутящий момент.

Другой вариант – со стабилизацией оборотов независимо от нагрузки на валу.

Питание 12 вольт, схема очень проста. Двигатель набирает обороты плавно, и также плавно их сбавляет так как напряжение на выходе меняется в пределах 12–0в. Как результат – можно убрать крутящий момент практически до нуля. Если потенциометр крутить в обратном направлении, мотор так же постепенно набирает обороты до максимума. Микросхема очень распространенная, ее характеристики тоже подробно описаны. Питание 12–18в.

Есть еще один вариант, только это уже не для 12, а для 24в питания.

Двигатель постоянного тока, питание – переменное, так как стоит диодный мост. При желании можно мост выбросить и запитывать постоянкой от своего блока питания.

От сети

Однофазные электродвигатели переменного тока также позволяют регулировать вращение ротора.

Коллекторные машины

Такие моторы стоят на электродрелях, электролобзиках и другом инструменте. Чтобы уменьшить или увеличить обороты, достаточно, как и в предыдущих случаях, изменять напряжение питания. Для этой цели также есть свои решения.

Конструкция подключается непосредственно к сети. Регулировочный элемент – симистор, управление которого осуществляется динистором. Симистор ставится на теплоотвод, максимальная мощность нагрузки – 600 Вт.

Если есть подходящий ЛАТР, можно все это делать при помощи его.

Двухфазный двигатель

Аппарат, имеющий две обмотки – пусковую и рабочую, по своему принципу является двухфазным. В отличие от трехфазного имеет возможность менять скорость ротора. Характеристика крутящегося магнитного поля у него не круговая, а эллиптическая, что обусловлено его устройством.

Есть две возможности контролирования числа оборотов:

Менять амплитуду напряжения питания (Uy),
Фазное – меняем емкость конденсатора.

Такие агрегаты широко распространены в быту и на производстве.

Обычные асинхронники

Электрические машины трехфазного тока, несмотря на простоту в эксплуатации, обладают рядом характеристик, которые нужно учитывать. Если просто изменять питающее напряжение, будет в небольших пределах меняться момент, но не более. Чтобы в широких пределах регулировать обороты, необходимо довольно сложное оборудование, которое просто так собрать и наладить сложно и дорого.

Для этой цели промышленностью налажен выпуск частотных преобразователей, помогающих менять обороты электродвигателя в нужном диапазоне.

Асинхронник набирает обороты в согласии с выставленными на частотнике параметрами, которые можно менять в широком диапазоне. Преобразователь – самое лучшее решение для таких двигателей.

Выбираем устройство

Для того чтобы подобрать эффективный регулятор необходимо учитывать характеристики прибора, особенности назначения.

Для коллекторных электродвигателей распространены векторные контроллеры, но скалярные являются надёжнее.
Важным критерием выбора является мощность. Она должна соответствовать допустимой на используемом агрегате. А лучше превышать для безопасной работы системы.
Напряжение должно быть в допустимых широких диапазонах.
Основное предназначение регулятора преобразовывать частоту, поэтому данный аспект необходимо выбрать соответственно техническим требованиям.
Ещё необходимо обратить внимание на срок службы, размеры, количество входов.

Прибор триак

Устройство симистр (триак) используется для регулирования освещением, мощностью нагревательных элементов, скоростью вращения.

Схема контроллера на симисторе содержит минимум деталей, изображенных на рисунке, где С1 – конденсатор, R1 – первый резистор, R2 – второй резистор.

С помощью преобразователя регулируется мощность методом изменения времени открытого симистора. Если он закрыт, конденсатор заряжается посредством нагрузки и резисторов. Один резистор контролирует величину тока, а второй регулирует скорость заряда.

Когда конденсатор достигает предельного порога напряжения 12в или 24в, срабатывает ключ. Симистр переходит в открытое состояние. При переходе напряжения сети через ноль, симистр запирается, далее конденсатор даёт отрицательный заряд.

Преобразователи на электронных ключах

Тиристорные регуляторы мощности являются одними из самых распространенных, обладающие простой схемой работы.

Тиристор, работает в сети переменного тока.

Отдельным видом является стабилизатор напряжения переменного тока. Стабилизатор содержит трансформатор с многочисленными обмотками.

Схема стабилизатора постоянного тока

Зарядное устройство 24 вольт на тиристоре

Принцип действия заключаются в заряде конденсатора и запертом тиристоре, а при достижении конденсатором напряжения, тиристор посылает ток на нагрузку.

Процесс пропорциональных сигналов

Сигналы, поступающие на вход системы, образуют обратную связь. Подробнее рассмотрим с помощью микросхемы.

Микросхема TDA 1085

Микросхема TDA 1085, изображенная выше, обеспечивает управление электродвигателем 12в, 24в обратной связью без потерь мощности. Обязательным является содержание таходатчика, обеспечивающего обратную связь двигателя с платой регулирования. Сигнал стаходатчика идёт на микросхему, которая передаёт силовым элементам задачу – добавить напряжение на мотор. При нагрузке на вал, плата прибавляет напряжение, а мощность увеличивается. Отпуская вал, напряжение уменьшается. Обороты будут постоянными, а силовой момент не изменится. Частота управляется в большом диапазоне. Такой двигатель 12, 24 вольт устанавливается в стиральные машины.

Своими руками можно сделать прибор для гриндера, токарного станка по дереву, точила, бетономешалки, соломорезки, газонокосилки, дровокола и многого другого.

Промышленные регуляторы, состоящие из контроллеров 12, 24 вольт, заливаются смолой, поэтому ремонту не подлежат. Поэтому часто изготавливается прибор 12в самостоятельно. Несложный вариант с использованием микросхемы U2008B. В регуляторе используется обратная связь по току или плавный пуск. В случае использования последнего необходимы элементы C1, R4, перемычка X1 не нужна, а при обратной связи наоборот.

При сборе регулятора правильно выбирать резистор. Так как при большом резисторе, на старте могут быть рывки, а при маленьком резисторе компенсация будет недостаточной.

Важно! При регулировке контроллера мощности нужно помнить, что все детали устройства подключены к сети переменного тока, поэтому необходимо соблюдать меры безопасности!

Регуляторы оборотов вращения однофазных и трехфазных двигателей 24, 12 вольт представляют собой функциональное и ценное устройство, как в быту, так и в промышленности.

Измерения

Понятно, что число оборотов нужно как-то определять. Для этого используют тахометры. Они показывают число вращения на данный момент. Обычным мультиметром просто так измерить скорость не получится, разве что на автомобиле.

Как видно, на электрических машинах можно менять различные параметры, подстраивая их под нужды производства и домашнего хозяйства.

Конструкций самодельных гриндеров множество. Кто-то делает их с применением двигателя от старой стиральной машины, кто-то делает из старой болгарки или дрели, но объединяет все эти модели одни и те же технические детали. Разберём их подробнее.

Габаритные размеры и конструкция

Каких-то конкретных размеров одинаковых для всех гриндеров не существует, они могут быть сугубо индивидуальные в каждом конкретном случае. При выборе габаритных размеров и конструкции ленточно-шлифовального станка нужно руководствоваться свободным пространством в вашей мастерской и правилом, чем длиннее лента, тем более стойкой к истиранию она будет и соответственно реже ее придется менять. Если вы собираетесь приобретать готовые уже склеенные ленты для гриндера, то станок нужно конструировать с учетом размера этих лент. Если же вы собираетесь клеить ленты сами, то размеры станка могут быть произвольные, но лучше всего придерживаться стандартных размеров лент.

Абразивные ленты для гриндера по ширине выпускаются двух типоразмеров: 50 и 100м. Длина таких лент может быть 610, 915, 1230, 1600, 1800, 2000 миллиметров.

Лучше всего если у вас в наличии будет абразивная лента нужной длины, тогда под нее легче будет подгонять размеры гриндера.

Основные узлы гриндера – это каркас станка с рабочим столиком и прижимом для ленты, электродвигатель с приводным роликом, натяжной ролик, бочкообразный ролик и при необходимости дополнительные ведомые ролики. Бочкообразный ролик может быть одновременно и натяжным роликом.

Самый компактный гриндер можно сделать всего с двумя роликами, один приводной на валу электродвигателя, а второй натяжной бочкообразной формы.

Ленточно шлифовальный станок с двигателем от стиральной машины.

Тот же станок с двигателем от стиральной машины. Вид с другого ракурса.

Гриндер.

Гриндер с мебельным газовым амортизатором.

Данный станок изготовлен с применением роликов от ГРМ автомобиля.

Еще один ленточный станок с каркасом из фанеры.

Гриндер с приводом от болгарки.

Компактный станок с мебельным газовым амортизатором.

Компактный ленточно — шлифовальный станок на двух роликах.

Станок с каркасом из фанеры.

Если гриндер будет работать с длинными абразивными лентами, то без дополнительных ведомых роликов не обойтись.

Зачем нужен ролик бочкообразной формы? При сборке станка практически невозможно выдержать идеальную параллельность осей всех роликов. По этой причине лента стремиться сойти с роликов. Чтобы устранить этот недостаток, применяется бочкообразный ролик. Регулируя наклон его оси, можно “заставить” абразивную ленту остаться на месте.

Для регулировки оси бочкообразного ролика можно использовать принцип обычной дверной петли. Ось ролика приваривается на подвижную часть петли, а регулировка производится с помощью болта. Который упирается в подвижную часть петли.

На фото изображен бочкообразный ролик гриндера.

Обратите внимание на бочкообразный ролик и регулировочный болт.

Бочкообразный ролик вместе с механизмом регулировки.

Бочкообразный ролик гриндера.

Механизм натяжения абразивной ленты можно сделать несколькими способами. Самый распространенный-это с помощью пружины, второй – это с помощью мебельного газового амортизатора и третий с помощью обычной резины, например от велосипедной камеры. Если будет использоваться мебельный газовый амортизатор, то нужно знать, что при низких температурах он плохо работает.

Упор для ленты рекомендуется сделать двухслойным. Основу упора выполнить из металлического листа и наклеить на нее гладкую керамогранитную плитку. Таким образом упор практически не будет греться при интенсивной работе на гриндере. Также керамогранитная плитка изнашивается намного медленнее, чем металл. Ее можно будет удобно заменять по мере износа, нужно будет только прогреть строительным феном соединение, и она отклеиться. Клеить можно на обычный силиконовый герметик для мрамора, например Silirub MA фирмы Soudal.

Упор должен иметь возможность регулировки относительно ленты. Его необходимо подвинуть к ленте по касательной к ней или с небольшим вылетом до 0.5мм. Такой вылет не вызывает чрезмерного износа ленты, зато позволяет продольно шлифовать длинные полоски и не задевать за выпуклые части роликов.

Керамогранитная плитка на гриндере.

Как рассчитать диаметр приводного ролика.

Чтобы рассчитать диаметр приводного ролика, нужно знать скорость ленты, с которой будет работать гриндер и количество оборотов двигателя.

Формула для расчета скорости ленты:

V ленты (м/с)= (3.14* D * N) / 60000,

где D-диаметр приводного колеса в мм, N-обороты двигателя в минуту.

Формула для расчета диаметра приводного ролика:

где V-скорость ленты в м/с , N-обороты двигателя в минуту.

Пример расчета. Нужно рассчитать диаметр приводного ролика для обработки стали (22-25 м/с). Электродвигатель 2800 об\мин.

Скорость оборотов ленты под разные материалы можно регулировать изменением диаметра приводного ролика или регулированием оборотов двигателя. Также следует понимать, что с увеличением диаметра приводного ролика растет нагрузка на двигатель и если он небольшой мощности, например, от стиральной машины, то он будет часто останавливаться даже от незначительной нагрузки.

Какой выбрать двигатель для гриндера.

В сети интернет встречается информация о станках сделанных с применением электродвигателей от старых стиральных машин. Такие электродвигатели маломощные и мало оборотистые. Чаще всего это 180 ватт и1400 оборотов\мин. Таким гриндерам, как правило не хватает скорости движения ленты и мощности двигателя, поэтому на них можно выполнять нетяжелые работы, например, заточка ножей или обработка небольших деревяшек. На что-то более серьезное они не рассчитаны.

Ниже приведена формула расчета мощности двигателя для гриндера.

Формула расчета мощности двигателя:

где D-диаметр приводного колеса в мм, N-обороты двигателя в минуту.

Если применяется двигатель трёхфазный, но включенный в однофазной сети 220В, то его расчетная мощность при подключении треугольником с рабочим конденсатором примерно в 1.5…1.6 раз ниже от номинала. Это необходимо учитывать. Например, по расчету необходим электродвигатель мощностью 800 ватт, и двигатель будет использоваться трёхфазный, но в сети 220В. Тогда необходимая мощность такого двигателя будет равна: 800*1.6=1280ватт.

Оптимальный выбор — это однофазный двигатель с оборотами не менее 2800-3000 и мощностью не менее 800 ватт. С таким электродвигателем можно будет обрабатывать на гриндере каленые стали, а не только затачивать “карандаши.”

Если в изготовлении ленточно-шлифовального станка будет применяться двигатель открытого типа, как на стиральных машинах, то следует задуматься о его защите от абразива и металлической пыли. Такую защиту можно сделать из пластиковой бутылки емкость 5 литров или какой-либо другой пластиковой тары.

Как сделать ролики для ленточно — шлифовального станка

Если у вас есть знакомый токарь, то у вас не должен возникать подобный вопрос. Ну а если подобных знакомств нет, то данная информация будет вам полезна.

Существует несколько способов сделать ролики.

Приводной ролик удобно изготавливать из листа фанеры. Сначала размечаются круги нужного диаметра, затем они вырезаются с помощью электролобзика. После этого фанерные круги склеиваются между собой.

Склеиваем фанерные круги.

После склейки центральное отверстие ролика рассверливается под диаметр вала электродвигателя. Теперь необходимо сделать шпоночный паз в отверстии. Его легко сделать с помощью напильника.

Изготовление шпоночного паза в фанерном ролике.

Приводной фанерные ролик со шпоночным пазом.

После одеваем ролик на электродвигатель и обтачиваем его с помощью стамески, крупного напильника или УШМ (болгарки) с зачистным кругом.

Обтачиваем фанерный ролик болгаркой.

Чтобы приводной ролик меньше проскальзывал, его можно обработать жидкой канифолью.

Самый простой способ сделать ведомые ролики — это просто набрать их из подшипников подходящего диаметра на каком-либо валу. В качестве вала можно использовать болты с неполной резьбой. Подшипники нужны закрытые, иначе они будут быстро забиваться пылью и выходить из строя.

В качестве роликов можно использовать ролики от ГРМ автомобиля, но не покупать новые, а спросить их на любом СТО. Только желательно, чтобы ролики были плоские без буртиков. Такие буртики могут резать края ленты.

Еще один способ — это нарезать ролики коронкой из листа фанеры и склеить полученные шайбы между собой. Можно дополнительно их закрепить саморезами. После внутри ролика необходимо просверлить два отверстия с двух сторон ролика под подшипники. Глубина таких отверстий должна равняться ширине подшипников. Такие отверстия удобно сверлить с помощью перьевого сверла по дереву. Когда отверстия будут готовы, то сверлим по центру ролика сквозное отверстие под ось ролика. Диаметр этого отверстия должен быть немного больше диаметра внутренней обоймы подшипника, иначе подшипник будет подклинивать внутри ролика.

После этого ролик практически готов, осталось только отшлифовать его по наружи и придать ему нужную форму, если это будет бочкообразный ролик.

Фанерный ролик.

Обтачиваем ролик с помощью болгарки.

Ролики можно сделать из круглого капролона или другое название этого материала полиамид-6. Процесс изготовления ролика не отличается от предыдущих. Отрезаем заготовку нужной длины, сверлим отверстия перьевым сверлом под подшипники и обтачиваем по наружи с помощью болгарки.

Еще один способ сделать ведомые ролики — это использовать муфты от полипропиленовой трубы. В продаже есть бочкообразные муфты. Например, муфта чешского производства d 32 Wavin Ekoplastik.

Муфта пластиковая сантехническая.

На этой фотографии хорошо видно, что данная пластиковая муфта имеет форму бочки.

Под эту муфту хорошо подходит подшипник № 201. Подшипник можно запрессовать в муфту с помощью тисков.

Если необходимо сделать прямой ведомый ролик или не смогли найти бочкообразную муфту, то можно сделать ролик из двух прямых муфт. При необходимости данный ролик можно обточить до бочкообразного состояния.

Схема ролика из двух пластиковых муфт.

Детали для изготовления ролика гриндера.

Для одного ролика понадобиться две пластиковые муфты с внутренним диаметром 32мм, три подшипника №201 и шайбы под болт м12. Сначала пластиковые муфты обрезаются, с одной стороны, таким образом, чтобы расстояние от края муфты до внутреннего ребра получилось 5мм. Нам необходимо, чтобы подшипник смог войти в муфту только на половину своей ширины, то есть на 5мм. Подшипник должен упереться во внутренне ребро муфты.

На фото муфта пластиковая размеченная перед обрезкой.

После обрезки муфт запрессовываем с помощью тисков подшипник между двумя муфтами. Он окажется внутри ровно посередине будущего ролика.

Теперь подкладываем шайбы и запрессовываем два подшипника по краям ролика.

Между подшипниками закладываем шайбы.

Осталось только отшлифовать ролик по наружи.

Рекомендую посмотреть видео по данной теме.

Читайте также: