Magneticky viazané vodné čerpadlo: 10 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:56

V tomto NÁVODE vysvetlím, ako som vyrobil vodné čerpadlo s magnetickou spojkou.

V tomto vodnom čerpadle nie je mechanické spojenie medzi obežným kolesom a osou elektromotora, ktoré spôsobuje jeho fungovanie. Ako sa to však dosahuje a čo ma motivovalo dať toto riešenie? Bolo to možné použitím princípu príťažlivosti a odpudivosti, ktorý sa prirodzene vyskytuje medzi magnetmi. Bol som motivovaný uskutočniť tento projekt, pretože som potreboval modulárne vodné čerpadlo, na ktoré by som mohol ľahko zmeniť niektoré jeho vlastnosti, ako napríklad tvar lopatiek obežného kolesa, polomer, druhy materiálov atď., A skontrolovať výsledky, ktoré z nich vyplynuli. zmeny, pričom sa zachová rovnaký elektrický motor a napätie. Najprv som začal stavať tradičné odstredivé čerpadlá, ale stretol som sa s viacerými problémami s únikom vody (medzi hriadeľom elektromotora a obežným kolesom). Zhodou okolností má dnes YouTuber GreatScott (veľký experimentátor a ktorého obdivujem) podobné problémy, ako je uvedené v tomto videu.

Ak sú magnety pripevnené k hriadeľu elektromotora a tiež k obežnému kolesu, možno by sa dalo otáčať a poháňať vodu, aj keď neexistuje žiadne mechanické spojenie. Táto myšlienka vyvolala môj záujem uskutočniť tento projekt, ktorý, dúfam, bude pre vás užitočný.

Skúsenosti, ktoré som získal počas dokončovania tohto projektu, mi umožnili dospieť k záveru, že existuje mnoho praktických aplikácií týchto zásad nielen v oblasti hydraulických čerpadiel.

Zásoby

Disclaimer: Tento zoznam obsahuje odkazy na pobočky, keď sa zaregistrujete pomocou odkazu na pobočku, zarobím malú províziu. Prichádza to priamo od spoločnosti a v žiadnom prípade vás to neovplyvňuje. Tieto prepojenia s pobočkami mi umožňujú pokračovať vo vývoji nových projektov. Vďaka.

• Plexisklo s hrúbkou najmenej 200 mm x 150 mm, hrúbkou 6 mm (používa sa na výrobu dutín obežného kolesa a spojky elektrického motora).
• Dva listy plexiskla s rozmermi 80 mm x 80 mm, hrúbky 4,5 mm (používané na výrobu obežného kolesa a držiaka magnetu na jednosmerný motor).
• Plexisklo 200 mm x 150 mm hrubé 4 mm (pre úchytky elektromotora).
• Dve skrutky M3 dlhé 8 mm a zodpovedajúce matice (na spojenie elektromotora so spojkou).
• Šesť skrutiek M4 s dĺžkou 20 mm a 2 zodpovedajúce matice (pre horný a dolný spoj dutín obežného kolesa).
• Dve dištančné matice M4 dlhé 18 mm.
• Dva ženské konektory typu banán pre podvozok
• Dva mužské konektory typu banán
• Vypínač.
• Elektromotor s priemerom 40 mm a dĺžkou 55 mm, 24 V jednosmerným prúdom (DC) s hriadeľom s priemerom 5 mm
• Okamžité lepidlo, epoxidové alebo podobné.
• Neodymové magnety dlhé 12 mm, hrubé 2 mm a široké 4 mm.
• Elektrická spájkovačka a káble pre elektrické spojenia.
• Trvalá čierna fixka.
• Skrutkovače.
• Kliešte
• Kompas
• CNC fréza s pracovnou plochou najmenej 300 mm x 200 mm.

• Stopková fréza 1,5 mm

• Flexibilná hadica na vodu s vonkajším priemerom 8 mm a dĺžkou najmenej 250 mm.
• Nádoby na vodu
• Sťahovacie pásky.
• Zdroj jednosmerného prúdu 19 V alebo 24 V.

Krok 1: ODSTRÁNTE MAGNETY A IDENTIFIKUJTE POLARITU

Magnety, ktoré boli použité v tomto projekte, boli extrahované z bezkartáčového jednosmerného motora. Pomocou plochého skrutkovača som trochu zatlačil na základňu magnetov a jeden po druhom sa mi ich podarilo zložiť. Najprv som si myslel, že to bude veľmi ťažké, ale pravdou je, že nie. Na konci dostanete sadu magnetov, ktoré boli umiestnené podľa princípu OPAKOVÉ PÓLY SÚ PRIŤAHOVANÉ A ROVNÉ ODRUŠENÉ. S pomocou kompasu začnite označovať póly každého magnetu oddelene. Ak urobíte imaginárny a horizontálny rez pre každý magnet, jedna tvár bude v tomto type magnetov SEVERNÁ a druhá JUŽNÁ

Krok 2: Obrábanie obežného kolesa

Obežné koleso s držiakom magnetu bolo vyrobené z jedného kusu plexiskla s rozmermi 80 mm x 80 mm. To si vyžadovalo urobiť obojstranné rezy. Pri rezoch VŠETKÝCH kusov bola použitá fréza ENDMILL s priemerom 1,5 mm. Plechy z plexiskla sú VŽDY väčšie ako rezy, ktoré je potrebné vykonať, aby ste ho mohli správne pripevniť k svojmu pracovnému stolu a ponechať mu tak rezervu.

Metóda, ktorú som použil, bola nasledovná:

Najprv sa vyrobia dutiny pre magnety a priechodný otvor sa nachádza 5 x 5 mm od začiatku súradnicovej osi plexiskla a CNC stroja.

Za druhé, urobí sa štvorcový rez 50 mm x 50 mm do celej hĺbky materiálu, čím sa kus oddelí.

Po tretie, kus je obrátený a zlepený sekundovým lepidlom v tej istej polohe, v akej bol pri prvom reze, ale opačnou stranou nahor (použite prípadné značky, ktoré zanechal rezač v tabuľke šrotu. Overuje sa pomocou referenčného materiálu.) otvor, v ktorom bol diel zaseknutý v správnej polohe (Ak je poloha X = 5 mm, Y = 5 mm a Z = 0 vykonaná v riadiacom softvéri vášho CNC stroja, musí sa presne zhodovať so začiatkom referenčného otvoru).

Po štvrté, vykoná sa rezanie rebier obežných kolies a vyrobí sa centrálny a priechodný otvor s priemerom 5 mm.

Po piate, okrúhly rez je vykonaný na celom kuse a oddelí sa od zvyšku materiálu plexiskla

Krok 3: Prilepte magnety k obežnému kolesu

Pamätáte si v kroku 1, keď sme identifikovali polaritu magnetov? Teraz je načase tieto znalosti využiť. Vložte malé množstvo sekundového lepidla do prvej dutiny magnetov a potom do prvého magnetu. Držte ho v tejto polohe niekoľko sekúnd, kým lepidlo nepracuje. V závislosti od umiestnenia magnetu budete mať SEVERU alebo JIHU lícom hore, ďalší magnet pôjde opačnou stranou nahor. PROSÍM, OVERTE SI, ŽE TENTO VÝROBOK VYKONÁVATE SPRÁVNE, JE TO KRUCIÁLNE PRE ÚSPEŠNÝ ROZVOJ TOHOTO PROJEKTU.

Na konci a po 6 -krát opakovaní predchádzajúceho kroku by ste mali vidieť niečo veľmi podobné fotografii, ktorú tu zobrazujem.

Znovu pomocou kompasu skontrolujte, či magnety striedajú svoju polaritu. Nemali by existovať DVA MAGNETY SPOJENÉ S TOMU istou POLARITOU.

Je dôležité objasniť, že magnety by nemali presahovať povrch plexiskla, takže množstvo použitého lepidla by malo byť mierne.

Krok 4: Obrábanie magnetického držiaka motora DC

Držiak magnetu na jednosmerný motor bol vytvorený z kusu plexiskla 80 mm x 80 mm. Držiak magnetu na jednosmerný motor je zodpovedný za prenos krútiaceho momentu na obežné koleso, keď s ním magneticky interaguje. Najprv sa vykonajú rezy dutín pre magnety a stredovú dutinu, potom by sa mal vykonať aj vonkajší kruhový rez. V mojom prípade mal hriadeľ motora skosenie 0,5 mm a bol zohľadnený vo vektorovom kreslení. V prípade, že elektrický motor, ktorý používate, ho nemá, použite vektorový kruh 5 mm nájdený v poslednom kroku.

Krok 5: Prilepte magnety k držiaku magnetov

Platia tu rovnaké zásady uvedené v kroku 3. Vložte malé množstvo sekundového lepidla do prvej dutiny magnetov a potom do prvého magnetu. Držte ho v tejto polohe niekoľko sekúnd, kým lepidlo nepracuje. V závislosti od umiestnenia magnetu budete mať SEVERU alebo JUHU lícom nahor, ďalší magnet pôjde opačnou stranou nahor. Dodržiavajte DOPORUČENIA VYDANÉ V KROKU 3

Krok 6: OBRÁBANIE ELEKTRICKÉHO MOTOROVÉHO SPOJKU - VODNÉ ČERPADLO A UPEVNENIE

Je veľmi pravdepodobné, že budete musieť transformovať vektorové kresby tohto dielu v závislosti od charakteristík použitého elektrického motora. Funkciou tohto kusu je upevniť zostavu obežného kolesa k telu elektromotora a dosiahnuť medzi nimi oddelenie. V mojom prípade som obrobil kus z plechu z plexiskla s hrúbkou 200 mm x 150 mm a 6 mm, odkiaľ som vyrezal dutiny obežného kolesa. Telo použitého elektrického motora má dva závity pre skrutky M3, takže dva otvory v tomto kuse sú pre skrutky M3 a dva pre M4.

Krok 7: Nasaďte DRŽIAK MAGNETU NA MOTOROVÚ NÁPRAVU DC

Držiak magnetu na jednosmerný motor musí byť bezpečne pripevnený k hriadeľu elektromotora a úplne kolmo na neho. V mojom prípade bolo pre mňa výhodné položiť ho na hriadeľ, naniesť na kĺb okamžité lepidlo, počkať 20 sekúnd a na elektrický motor použiť napätie 5 V, aby sa otáčali pri nízkych otáčkach a počkali, kým zostava vyschne. Týmto sa mi podarilo urobiť držiak magnetu kolmý na os. NEPREKONÁVAJTE MNOŽSTVOM LEPIDLA, KEĎ SA SYSTÉM ZAČNE OTÁČAŤ LEPIDLO, ZAČNETE SA ROZMASOVAŤ NA KAŽDEJ STRANE (POSTARAJTE SA O OČI)

Krok 8: OBRÁBANIE DRŽÁKOV MOTOROVÝCH ZDROJOV A UMIESTNENIE ELEKTRICKÝCH KOMPONENTOV

Podporný systém, ktorý som navrhol, je pomerne jednoduchý a na pripojenie k elektromotoru vyžadujú iba štyri káblové zväzky. V jednej zo základní boli vyrobené dutiny pre prepínač a banánové konektory. Boli narezané z plechu z plexiskla s hrúbkou 200 mm x 150 mm a 4 mm.

Krok 9: OBRÁBANIE A SPOJENIE DÔLEŽITÉHO MONTÁŽE

Dutiny obežného kolesa boli získané z plechu z plexiskla 200 mm x 150 mm s hrúbkou 6 mm. FEED RATE bol nastavený na 200 mm za minútu. Toto je proces, ktorý spotrebuje najviac času (asi 25 minút na tvár). Ak si v každom prípade všimnete, že fréza s priemerom 1,5 mm sa začne zasekávať do plastových úlomkov, pokúste sa na tieto účely frézu namazať nejakým typom oleja. Na začiatku som spojil zostavu s tesnením, ale pre dosiahnutie dobrej tesnosti mi prišlo komplikovanejšie, ako keby som spájal diely priamo. Ak si všimnete, že počas prevádzky je vzduch nasávaný spojom, pokúste sa pokryť únik veľmi malým množstvom lepidla.

Krok 10: ELEKTRICKÉ PRIPOJENIA A ZÁVEREČNÁ MONTÁŽ

Elektrické zapojenie je veľmi jednoduché:

Najprv identifikujte správnu polaritu tam, kde sa DC motor otáča v smere hodinových ručičiek, a označte ich ako kladný kábel a záporný kábel.

Za druhé, vytvorte spájkovačku medzi kladným banánkovým kolíkom (červeným) a jednou z noh vypínača.

Po tretie, spájajte drôt z druhej nohy spínača s kladným vodičom elektrického motora.

Štvrté spájkujte záporný kábel motora jednosmerného prúdu priamo s konektorom záporného banánu (čierny).

Spojte celú sadu s príslušnými skrutkami a maticami. Vložte hadicu cez otvor vytvorený na tento účel a položte lepidlo, aby držalo na svojom mieste. Zabráňte upchatiu obežného kolesa.

Dôležitá poznámka: MAGNETY DRŽITEĽA MAGNETU MOTORU A IMPLENTNÉ MAGNETY MUSIA BYŤ ODDELENÉ MEZI 6 A 8 mm.

Ak sú veľmi blízko, spôsobí to nadmernú treciu silu medzi obežným kolesom a jednou z jeho dutín. Ak sú veľmi oddelené, magnetická interakcia nemusí stačiť na prenos potrebného krútiaceho momentu pre správnu činnosť čerpadla.

Náhodou som zistil, že keď systém čerpá vodu, zdá sa, že obežné koleso „pláva“vo vnútri dutiny a trenie je s dutinami minimálne (niečo, čo budem musieť ďalej skúmať).

Ak ste dokončili tieto kroky, pravdepodobne už máte svoj vlastný variant tohto vodného čerpadla. Dúfam, že ste si to užili rovnako ako ja.

Aktualizácia: Ponúkam súbory stl tohto projektu pre tých, ktorí majú 3D tlačiareň. Ďakujem Melman2 za návrh.

Runner Up in the Magnets Challenge