Как сделать толкательный механизм

13.01.202315.02.2023 admin 0 Comments

SlavaChukreev › Блог › Электромотор Чукреева с кривошипно-шатунным механизмом

На идею натолкнули 2 видео.

Линейные двигатели устроены просто: внутри «ротора» (далее по тексту толкатели) металлической трубы из алюминия, или другого немагнитного материала, запрессованы неодимовые магниты. В «статоре» статичной части линейного двигателя находятся катушки индуктивности, которые включаются и выключаются в определенной последовательности, заставляя двигаться толкатель в нужном направлении. Современные линейные двигатели способны развивать силу порядка 2000 ньютон и высокую скорость возвратно-поступательных движений. На видео выше это видно.

В сравнении с 30 кН усилием, создаваемых поршнем во время детонации, у стандартного ДВС, 2 кН линейного кажутся смешными. Однако, в отличие от поршня ДВС, где работает только один такт из четырех, у линейного двигателя каждый такт рабочий. Следственно, 2 кН умножаются на 4 и в итоге получаем 8 кН без потерь возникающей в процессе работы ДВС (подача топлива, воздуха, удаление отработанных газов и тд.

В процессе аналитической работы над компьютерными моделями стало понятно, что придётся решить ряд вопросов:
1) При движении толкателей с магнитами внутри параллельно друг другу, магнитные поля начинают сильно взаимодействовать. Значит толкатели придётся располагать дальше друг от друга, что увеличит габариты двигателя.
2) Как охлаждать магниты внутри трубки толкателя, которые при сильном нагреве могут потерять магнитные свойства.
3) Как запрессовывать мощные магниты в трубку толкателя, ведь они будут направлены одинаковыми полюсами друг к другу.
4) Возникающие динамические нагрузки сильно ограничивают выбор материалов для трубки толкателя, нужны тонкие стенки из немагнитного материала с хорошим показателем сопротивления сжатию, растяжению и изгибу.

Оставляем магниты в сторону, думаем над реактивной тягой, то есть вместо стержня с магнитами будет металлическая болванка с зубьями — классическая реактивная электрическая машина.

Преимущества:
1) Нет магнитов. Те же тяговые характеристики при сопоставимых размерах.
2) Катушки обернуты электротехнической сталью и магнитные поля во время работы двигателей не мешают друг другу, что увеличивает плотность компонентов и уменьшает габариты.
3) Направляющая труба помогает эффективно работать с боковыми нагрузками, возникающими при толкании и втягивании толкателя.
4) Направляющая труба используется для отвода тепла воздухом либо жидкостью.

Недостатки:
1) Требуется много смазки. Это касается и первого варианта с магнитами.
2) Из-за направляющей трубы возникает потребность в двух шатунах на каждый толкатель.
3) Непонятно как изготавливать статоры из шихтованной стали.
4) Сложно крепить и удерживать обмотки.

Лучшим вариантом оказалось использование одного шатуна на 2 толкателя.

Следующий вариант это инвертированная реактивная машина. С катушками в середине и «ротором» снаружи.

Преимущества:
1) Конструкция двигателя стала меньше, чем предыдущая.
2) Нет проблем с намоткой катушек.
3) Можно эффективно охлаждать статор через трубу, на которую он прикреплен.

Недостатки:
1) В качестве направляющей для толкателя выступает его статор.
2) Смазка.

Вариант с плоскими линейными толкателями кажется наиболее перспективным. Его относительно легко изготовить, катушки располагаются на достаточном расстоянии от движущейся части и можно получить чуть большие показатели по сравнению с цилиндрическими машинами. Однако, есть проблемы с изгибом толкателя при работе.

У двигателей различных конфигураций, выдаваемая мощность была 70-120 кВт при крутящем моменте 500-800 Н/М.

Занимаемся этим двигателем с декабря прошлого года и интерес к нему потихоньку угасает, поэтому появилась потребность в комментариях, советах и конечно в «Вам что делать нечего? Купите асинхронник и не выпендривайтесь!1».

P.S.
Заявка на патент была подана в январе этого года.

Комментарии 16

Есть какие новости по проекту? Очень интересно знать. Работаете над ним или забросили

Вот мне тоже интересен практический смысл.
Основные преимущества электродвигателя перед ДВС для автомобиля.
1. Компактность и меньший вес при равной мощности.
2. Малое количество пар трения (два подшипника на валу не требуют сложной системы смазки)
3. Крутящий момент не зависит от оборотов.
4. Отсутствие систем вентиляции и охлаждения.
Недостатки
1. Большой вес(компенсируется малыми размерами и весом самого двигателя) и изнашиваемость источника питания.
2. Долгий процесс «дозаправки» (зарядки).
3. Требует отдельной системы отопления салона.
Итого — ваш агрегат, имеет все недостатки ДВС (п.3 надо просчитать) и электродвигателя, но лишён преимуществ последнего (за исключением п.3)
Кроме того себестоимость вашего агрегата (по сравнению с аналогичным ДВС) кто-нибудь считал? Судя по количеству цветного металла, она вряд ли будет ниже.

Отвечаю
Плюсы:
1. Вы забыли учесть вес аккумуляторов, электроавтомобили весят существенно больше авто на ДВС
2. Есть несколько идей с «сухой» смазкой
3. Еще как зависит, изучите вопрос лучше
4. В двигателях более 30кВт она обязательно присутствует

Минусы
1. Тут вы опомнились
2. Прогресс в этой области еще не остановился
3. Это скорее плюс

Итого ваши аргументы не состоятельны.
Себестоимость агрегата в первую очередь зависит не от цены металла, это как-раз меньшая из затрат. Куда важнее техпроцесс изготовления он как-раз гораздо проще именно в моем двигателе.

1. Ваш двигатель объёмнее и тяжелее обычного электродвигателя, соответственно компенсировать массу и размер источника питания нечем.
2. Про крутящий момент я утрировал, но его диапазон позволяет отказаться от КПП на обычном электродвигателе.
3. Прогресс в области ускорения зарядки пока что ведёт к снижению количества циклов до смерти батареи.
4. Плюс в дополнительной системе отопления в чём? В том что снижается запас хода? При том что в холодное время ещё и ёмкость батарей снижается?
По вашим описаниям, понятно одно — преимущество вашей конструкции в том, что можно сделать электродвигатель внешне похожий на ДВС. Только вот 90% нынешних автовладельцев абсолютно пофиг как выглядит то, что у них под капотом, большинство туда только зимой заглядывает, чтобы незамерзайку залить.

1. Не факт.
2. В обычном электродвигателе всегда есть понижающий редуктор 10:1 так как номинальные обороты находятся в районе 3000 об/мин при более низких оборотах КПД электродвигателей стремится к нулю.
3. LTO батареи опровергают это утверждение
4. В том что она может быть компактнее и энергоэффективнее, использование тепла от ДВС это всего-лишь попытка использовать тепловые потери во благо. Речи об энергоэффективности тут быть не может.

Я не создал двигатель который решит проблемы всех людей в мире, это утопия. И да возможно вы точно описали мою целевую аудиторию^ которая по вашим подсчетам составляет 10%

Мотор-колёса работают с 1898 года.
Используют все преимущества элетродвигателей.
Отсутствуют промежуточные системы передачи мощности от силовой установки на колёса, дифференциал и все системы реализуются электронными компонентами не усложняя механику.

Недостаток — увеличение неподрессоренной массы снижается применением новых материалов и оптимизации под конкретные мощности.

Ну аккумуляторы — общее место но и к ним требования снижаются по сравнению с «классической» схемой.

А вообще это всё принципиально уже больше ста лет существует и доработки идут только на уровне рюшечек и полировки, впрочем как и весь автопром.

Почему то никто не пытается уйти от колеса?
возможно тут и антиграв не понадобится;-)

Каков основной недостаток колеса? Это потери энергии на преодоление сил трения. Однако эти же силы обеспечивают и курсовую устойчивость. При отсутствии контакта с поверхностью, возникает проблема стабилизации движения, любой порыв ветра приведёт к уходу с траектории. Пока что есть две реальные модели бесколёсных ТС — это суда на воздушной и поезда на магнитной подушках. Первые сложны в управлении, требуют дополнительной энергии на создание подушки и их применение ограничено рельефом (требуется достаточно ровная поверхность). Вторым, как и любому рельсовому транспорту требуется наличие ответной части движителя — рельса.
Что касается электромобилей. ИМХО существенного прогресса в их использовании можно добиться если применять универсальные сменные АКБ. Это решит основную проблему — запас хода и длительность зарядки. Электромобиль просто заезжает на зарядную станцию и меняет батареи за время сопоставимое с обычной заправкой топливом и едет дальше, а снятый модуль заряжается и используется другим по мере готовности. Но для этого нужно всех производителей привести к единому стандарту и на его основе повсеместно создать собственно инфраструктуру.
Касаемо идеи автора — она имеет право на существование, только помимо технической части надо рассчитать ещё и экономическую. Для успешного внедрения конструкция должна иметь преимущества перед существующими, тогда это имеет смысл.

Хорошо, летать пока подождём.
Можно суперконденсаторы в качестве накопителей использовать, но пока это дорого, а графеновые уже 15 лет обещают(

Потери в данной конструкции намного больше чем в «классических» электродвигателях, как на трение так и на разогрев «катушек»

Да малые обороты и бОльшая тяга плюс, но ценой усложнения конструкции, а значит снижения надёжности и технологичности.
А это удорожание и немалое, так что с точки зрения экономики тут только как «игрушки для богатых по индивидуальному заказу с прозрачными окнами для эстетического наслаждения»

Уже давно опробованы электромагнитые клапана для ДВС, но не прижились, дорого и ненадёжно.

а на сколько процентов выше крутящий по сравнению с обычными?
Красота это хорошо, но интересен практический смысл

Надо строить физическую модель и на стенде проверять, на бумаге все не так однозначно.

Источник

Толкатели для фасадов мебели

Реализовать систему открывание фасада от нажатия обычно требуется, когда задумано сделать мебель без ручек. Сделать это можно двумя способами: приобрести петли и направляющие ящиков с соответствующим «апгрейдом». Либо установить специальные комплектующие – толкатели для фасадов мебели.

Основные характеристики мебельных толкателей, нюансы выбора

В большинстве магазинов, занимающихся реализацией мебельной фурнитуры, представлено несколько видов толкателей, упоров, защелок и прочих элементов систем открывания от нажатия разных производителей. Ценовой диапазон может также отличаться, как и некоторые технические характеристики.

При выборе обратите внимание на следующие моменты:

Простой и недорогой толкатель с одинарным и двойным магнитом

Еще до того, как на российском рынке появилась продукция таких брендов как Hettich, Blum, Boyard и т.д., мебельщики успешно использовали простой магнитный толкатель для стеклянных дверей. Его можно приобрести в комплекте с одинарным или двойным магнитом и специальными металлическими накладками.

Пригоден механизм и для установки на обычные, глухие двери шкафа. Правда, чтобы магнит тоже «работал», придется либо разгибать и рассверливать металлические накладки в комплекте, либо приспосабливать что-то еще. Как вариант – приклеить или вкрутить с помощью самореза небольшую круглую шайбочку.

Упор-защелка фасада с толкателем Boyard

Упор-защелка фасада оснащена регулируемым толкателем и магнитом, предназначена для скрытого крепления внутри шкафов, тумб с распашными фасадами и выдвижными ящиками (системами карго). Магнит служит своеобразной защитой от резкого открывания. Усилие пружины составляет порядка 15H.

Магнитный толкатель для двери шкафа Boyard

Накладной магнитный толкатель для дверей шкафа в капсуле из нержавеющей стали. Магнит также исполняет «удерживающую» роль, защищает от резкого полного открытия створки. Производителем (Боярд) рекомендуется использовать данный вид магнитных толкателей в сочетании с мебельными петлями обратного хода.

Система открывания от нажатия серии Push-to-open Hettich

В серии системы открывания мебельных фасадов от нажатия Push-to-open известного немецкого производителя Hettich предусмотрены абсолютно все варианты нажимных толкателей:

Система открывания от нажатия серии Tip-on Blum

В серии Tip-on австрийского производителя Blum представлены два вида магнитных толкателей:

Для магнитных толкателей Blum серии Tip-on предусмотрена накладная и врезная установка (адаптер для накладной установки приобретается отдельно). Рекомендованы для монтажа в комплекте с беспружинными петлями.

Магнитные защелки серии Push Magnetic Makmart

Особенность серии Push Magnetic в модульности. Можно приобрести только магнитный толкатель с металлической самоклеющейся накладкой на фасад для врезки в торец корпуса. Если требуется накладной вариант толкателя, то докупить адаптер с креплением на саморезы или на клеевой основе. Металлическая ответная планка на клею удобна для установки на фасады из алюминиевой рамки. Есть вариант ответной планки на «гвоздике».

Магнитные защелки для открывания от нажатия серии Push-latch Makmart

В серии Push-Latch представлены нажимные механизмы всех типов. С амортизатором (ход толкателя 40 мм) и магнитом (ход толкателя 16 мм), с врезной и накладной установкой, при соответствующем креплении. Предусмотрены несколько вариантов ответных планок для магнитного толкателя, включая под стеклянный фасад и алюминиевые рамки.

Как правильно установить толкатели для фасадов

Перед установкой следует уточнить, на какие петли производителем рекомендуется крепить сам фасад.

Сама капсула толкателя устанавливается в месте предполагаемого нажатия. Для выдвижных ящиков – максимально приближенно. Если ящики расположены один под другим, как в комоде, то в конструкции короба лучше предусмотреть специальные планки. Нажатие по бокам фасада для выталкивания ящика не всегда удобно.

Обычно в комплекте с толкателем идет инструкция с подробной схемой монтажа, для накладной и врезной установки.

Обратите внимание, что сама работа толкателя возможна только при наличии зазора между фасадом и корпусом мебели. То есть дверца шкафа или выдвижного ящика не должна плотно примыкать к коробу. Обычно зазор составляет 2-3 мм. Четырехшарнирные мебельные петли позволяют «выдвинуть» фасад за счет регулировочного винта. А вот направляющие выдвижных ящиков необходимо сразу прикручивать не так глубоко, как в стандартном случае (без отступа от края).

Облегчает установку толкателей фасада возможность регулировки длины. Она позволяет выставить оптимальную величину зазора простым поворотом самого толкателя.

Если в толкателе есть регулировка длины, подгонять зазор для корректной работы нажимного механизма путем регулировки петель и направляющих ящика не придется. И установка облегчается в разы.

Система открывания фасадов мебели от нажатия – один из способов сделать дверцы без ручек. Возможно, вам будет интересно узнать, как еще можно сделать шкафы без ручек.

Источник

По способу передачи толкающего усилия различают следующие конструкции толкателей и выталкивателей: реечные, винтовые, рычажные, кулачковые, цепные, фрикционные

По способу передачи толкающего усилия различают следующие конструкции толкателей и выталкивателей: реечные, винтовые, рычажные, кулачковые, цепные, фрикционные. Для привода толкателей и выталкивателей преимущественно используют электрический привод, но иногда применяют на этих установках гидравлический и пневматический приводы.

Винтовые толкатели имеют по сравнению с реечными меньшие габариты, но применяются обычно только при небольших усилиях проталкивания садки P ≤ 500 кН вследствие низкого КПД винтовой пары.

Значительно надёжнее и долговечнее реечные толкатели, которые применяют при усилиях проталкивания садки до 2…2,5 МН. Реечные толкатели имеют обычно более сложный редуктор, поскольку он должен обеспечить большее передаточное число. Основное преимущество реечных редукторов – больший КПД (η = 0,85…0,90) и устранение ходовой гайки. Гайка относительно быстро изнашивается (срок службы около 2-х лет). Она сложна в изготовлении, так как имеет большие размеры и требует точной обработки.

Штанги толкателей выполняют коваными, сварными и – для толкателей на малое усилие – из катаных заготовок круглого сечения. Кованые и сварные штанги более сложны в изготовлении: сложнее получается конструкция направляющих. Однако применение штанг толкателя прямоугольного сечения позволяет выполнить зубчатые рейки в виде отдельных деталей, изготовляя их из более прочной стали (40ХН, 40Х), и при износе зубьев заменять, сохраняя тяжёлые и дорогие штанги.

Штанги толкателей из круглого проката проще в изготовлении, но в этом случае зубья приходится нарезать непосредственно на них. Следовательно, марка стали будет хуже, а при износе зубьев штанги необходимо заменять целиком.

Скорость толкания металла толкателями выбирают обычно небольшой: при проталкивании садки 0,1…0,3 м/с. Возвратный ход может быть более быстрым – 0,6…0,8 м/с. Для регулирования скорости в последних конструкциях предусматривают привод толкателей от двигателей постоянного тока.

Рычажные толкатели применяют у печей с боковой загрузкой металла, так как толкающие штанги такого толкателя могут быть введены в печь при малых размерах окон в торцевой стенке печи.

1 Описание работы привода винтового толкателя

Винтовой толкатель подаёт в печь заготовки, продвигает их по ходу печи и выгружает через окно выдачи; применяется для преодолений усилий до 500 кН при ходе башмака до 2,5 м.

Винтовой толкатель (рисунок 1) состоит из неподвижной рамы 1, на которой установлены передняя 2 и задняя 3 стойки. К передней стойке прикреплены направляющие втулки 4 для штанг 5, радиальный 6 и упорный 7 подшипники для переднего конца винта 8. При вращении винта перемещаются гайка 10 и связанная с ней траверса 11. Траверса 11 в свою очередь жёстко связана с задними концами штанг 5, которые проходят через направляющие втулки 4 передней стойки, и их передние концы присоединены к общей толкающей головке 12. Такая конструкция обеспечивает работу винта только на растяжение.

Рисунок 1 – Схема винтового толкателя

Винт вращается от привода, состоящего из электродвигателя 13, упругой муфты с электромагнитным тормозом 14 и редуктора 15. Винт соединён с выходным валом редуктора муфтой 16.

Вращательное движение (энергия) от электродвигачерез муфту 14 передается на входной вал редуктора, который называется ведущим. Далее через зубчатое зацепление вращательное движение передается ведомому валу, который вращается с меньшей скоростью, и далее через зубчатую муфту 16 вращение передается на исполнительный механизм (винтовой толкатель).

Назначение редуктора 15:

1) уменьшение скорости вращения электродвигателя до необходимой в исполнительном механизме;

2) увеличение крутящего момента.

2 Расчетная часть (выбор электродвигателя, расчет кинематических и энергосиловых параметров привода)

2.1 Мощность на исполнительном механизме

Мощность на исполнительном механизме равна