Patelo двигатель: Испанский «маньяк»-механик построил миниатюрный мотор W32

Ионный двигатель космического корабля, отправившегося на ЦЕРЕС

по Начо Морато

Дирижабль Dawn, который недавно прибыл на Цереру и вращается вокруг нее, сделал это с помощью нового двигателя.

Есть ионный двигатель на них будут устанавливаться самолеты следующего поколения. Электрическая энергия используется для создания заряженных частиц из топлива, обычно газа ксенона, и ускорения их до чрезвычайно высоких скоростей. Улетная скорость обычных ракет ограничена химической энергией, хранящейся в молекулярных связях топлива, что ограничивает тягу примерно до 5 км / с. Однако ионные двигатели ограничивается только доступной на судне электрической мощностью космос, получая скорости убегания, которые движутся в диапазоне от 15 км / с до 35 км / с.

Что такое ионный двигатель?

Ионный двигатель или подруливающее устройство использует ионный пучок для движения.. Способы ускорения ионов различаются. Принцип ионного двигателя основан на концепциях, разработанных физиком Германом Обертом и его опубликованной в 1929 году работе Die Rakete zu den Planetenräumen. Первый тип ионного двигателя, известный как Ионное топливо типа Кауфмана, был разработан в 1960-х Гарольдом Р. Кауфманом, сотрудником НАСА, на основе Duoplasmatron.

Космическая электроэнергетика, типы электродвигателей

Лас- самолет с электроприводом они намного более эффективны, чем те же химические двигатели. Сохраняется большая масса и требуется меньше топлива для кораблей, что подразумевает очень значительное снижение затрат.

Подпишитесь на наш Youtube-канал

Для примера: вывести на орбиту килограмм массы стоит около 20.000 долларов.

В зависимости от метода, используемого для ускорения топлива, существует три типа электрической тяги.

Электротермические двигатели

Электротермические двигатели использовать электрическую энергию для нагрева топлива либо пропуская ток через нагревательный элемент (Resistojets), либо пропуская ток через горячий ионизированный газ или саму плазму (Arcjet)

Электромагнитные двигатели

Электромагнитные двигатели ионизировать топливо, превращая его в электропроводящую плазму который ускоряется за счет взаимодействия сильного электрического тока и магнитного поля. Этот метод, известный как плазменное топливо, очень похож на принцип работы электродвигателя.

Электростатические двигатели

электростатические двигатели использовать электрическое поле, создаваемое приложением высокого напряжения к двум перфорированным сеткам с множеством маленьких отверстий, для ускорения пороха. Это называется сеточно-ионным двигателем, и именно он движет Dawn. Другой электростатической конструкцией является двигатель малой тяги на эффекте Холла, который работает аналогичным образом, но вместо высоковольтных сетей создает электрическое поле в выходной плоскости двигателя малой тяги, захватывая электроны в магнитном поле.

Оставляем видео операции

Решение, которое может быть очень выгодным для частных компаний, которые сократят значительную часть своих затрат.

(Есть решение) Почему бы не использовать высокооборотные шаговые двигатели с высоким микрошагом с редуктором в 3D-принтере?

diy-3d-printer
delta
microstepping

3D-принтер использует шаговые двигатели для перемещения печатающей головки и выдавливания филамента. Они должны обладать хорошим крутящим моментом и разрешающей способностью.

Микрошаг улучшает разрешение в 32 раза (я думаю), но чем выше ваш микрошаг, тем меньше крутящий момент.

Так что…

  1. Почему бы не вращать двигатель с микроступенчатой передачей на высоких оборотах (что также уменьшает крутящий момент) и не увеличить крутящий момент за счет тяжелого редуктора с использованием червячной передачи?

  2. Не будет ли движение печатающей головки еще более плавным, а небольшие ошибки в микрошагах и неравномерности передач не будут усреднены с использованием подхода с высокими оборотами и редуктором?

  3. Действительно ли микрошаг действительно обеспечивает точное разделение шагов?

  4. Можем ли мы обойтись более слабыми двигателями, потому что крутящий момент будет увеличен за счет уменьшения передачи?

  5. Можем ли мы обойтись 48 шаговыми шаговыми двигателями вместо 200, потому что уменьшение передачи обеспечивает повышенное разрешение?

  6. Существуют экструдеры, которые используют гибкий вал для поворота червячной передачи в прямом экструдере, в то время как двигатель установлен на раме, которая поворачивает гибкий вал (на ум приходит пикантный шустрый). Почему бы им просто не использовать наименьший возможный шаговый двигатель для прямого вращения червячной передачи?

Увеличение частоты вращения двигателя и использование редуктора должны сохранить точность и крутящий момент, позволяя использовать более слабые и легкие двигатели, что потенциально снижает детализацию движения. Я думал, что это более простой подход, и я хотел понять, что я потеряю в качестве компромисса. Я рассматривал большее трение при червячной передаче и износ, более высокий нагрев двигателя и т. Д. Но, может быть, это что-то вроде «не чини то, что не сломано». 3D-принтеры в наши дни не так уж дороги. Я просто хотел бы, чтобы они были еще дешевле.

@Mitesh Patel, 👍2

Обсуждение

3 ответа

Лучший ответ:

▲ 6

Чтобы ответить на каждый вопрос:

  • Микрошаг улучшает разрешение в 32 раза (я думаю), но уменьшает крутящий момент, чем выше ваш микрошаг.

Крутящий момент не уменьшается за счет микрошагов. Уменьшение крутящего момента происходит только при движении на высоких оборотах. Сопротивление фазы двигателя должно соответствовать целевому значению оборотов в минуту (или скорости шага). Кроме того, микрошаг может достигать 1/256, и я лично использовал 1/128. Некоторые скажут, что все, что делает более высокий микрошаг,-это улучшает плавность, а не точность. Я лично протестировал 1/128 микрошагов по 17-дюймовой длинной оси. Мне удалось добиться точности и повторяемости с точностью до 5 микрон.

  • Почему бы не вращать двигатель с микрошагом на высоких оборотах (что также снижает крутящий момент) и не увеличить крутящий момент за счет сильного редуктора с помощью червячной передачи?

Ответная реакция! Весь смысл шаговых двигателей в том, что они обеспечивают движение без люфта. Установка передачи между электромагнитным и концевым эффектором создаст люфт, который необходимо компенсировать во время движения. Современные системы ЧПУ учитывают это в своих профилях перемещения и включают автоматическую компенсацию люфта (например, Mach4).

  • Не будет ли движение печатающей головки еще более плавным, а небольшие ошибки в микрошагах и неравномерности передач не будут усреднены с использованием подхода с высокими оборотами и редуктором?

Он уже достаточно плавный с 1/64 — м или большим микрошагом. Экструзионное сопло опускается только до 2 мм.

  • Действительно ли микрошаг действительно обеспечивает точное разделение шагов?

Да. Да, это так.

  • Можем ли мы обойтись более слабыми двигателями, потому что крутящий момент будет увеличен за счет уменьшения передачи?

Нет, потому что это просто остановится.

  • Можем ли мы обойтись 48 шаговыми шаговыми двигателями вместо 200, потому что уменьшение передачи обеспечивает повышенное разрешение?

Помимо того факта, что никто не делает 48 шагов за оборот двигателей, использование редуктора было бы нелогичным. В настоящее время существует 400 двигателей с шагом на оборот, которые фактически повышают точность без каких-либо потерь крутящего момента.

  • Существуют экструдеры, которые используют гибкий вал для поворота червячной передачи в прямом экструдере, в то время как двигатель установлен на раме, которая поворачивает гибкий вал (на ум приходит пикантный шустрый). Почему бы им просто не использовать наименьший возможный шаговый двигатель для прямого вращения червячной передачи?

Крутящий момент! Если бы они использовали небольшой двигатель для привода экструдера, им пришлось бы компенсировать потерю крутящего момента более высокой мощностью (т. е. напряжением). Это приведет к проблемам с охлаждением этого двигателя.

Суть в том, что если вы правильно определяете размеры двигателей и проектируете систему, то трансмиссия не нужна. Если вам нужен больший крутящий момент, приобретайте двигатели большего размера. Если портал должен быть легким, используйте механизм delta или corexy.

,
@user77232

▲ 2

Есть старое правило, которое гласит: «Если вопрос начинается с» Почему они этого не делают», ответ, скорее всего, будет «деньги»».

В данном случае речь идет о стоимости червячных передач. Правильно сопрягаемые червячные передачи намного дороже в изготовлении, чем обычные цилиндрические шестерни. Это, вероятно, объясняет большую часть этого-не говоря уже о том, что 200 шаговых двигателей, которые мы видим на большинстве принтеров FDM, являются очень распространенным товаром, и чем больше вы что-то делаете, тем меньше стоит каждый из них.

Кроме того, вы не можете управлять большинством червячных передач с обратной передачей (особенно с высоким передаточным числом). Это не повлияло бы на экструдер (или не повлияло бы? Я видел много чего за ручки ходить на экструдере вала двигателя), но если я не могу вернуться-вожу X или Y оси, я был бы очень раздражен (использования ручного управления движением в прошивку все, как стол откатка) . .. даже ходового винта по оси Z может быть обратно-управляемый без излишних усилий.

Итак, итог: то, что у нас есть сейчас, работает достаточно хорошо, и сделать его (может быть, совсем немного) лучше будет стоить дороже, чем то, что мы получим. ИМО.

,
@Zeiss Ikon

▲ 2

  1. Существуют экструдеры, которые используют гибкий вал для поворота червячной передачи в прямом экструдере, в то время как двигатель установлен на раме, которая поворачивает гибкий вал (на ум приходит пикантный шустрый). Почему бы им просто не использовать наименьший возможный шаговый двигатель для прямого вращения червячной передачи?

Flex3Drive, из которого якобы был клонирован Zesty, допускает использование очень маленького двигателя NEMA-8, непосредственно соединенного с червячной передачей вместо гибкого вала. Это по-прежнему добавляет значительное (с точки зрения машин, стремящихся к ускорению 40 м/с2 и тому подобное) количество массы к инструментальной головке, и мне неясно, какая скорость/ускорение по оси E достижима при уменьшении 40:1 и таком маломощном двигателе.

А большего степперы обычно используется в 3D-принтеры вполне способны правдоподобное е-осевой скоростью или ускорением, что вам хотелось бы без передачи или с незначительными потерями (например, 2:1 или 3:1), Как только вы встаете с червячной передачей уровень отношений, это вопрос свойств конкретного мотора, можно ли получить достаточную скорость для приемлемого втягивание производительности или даже нормально печатать движения на очень высоких скоростях. Например, у меня есть Flex3Drive G5, и оригинальный электронный шаговый двигатель NEMA-17 от моего Ender 3 плохо работает с ним без дополнительной передачи со стороны двигателя вала. Однако «шаговый двигатель с высокой частотой вращения», как вы предлагаете, должен прекрасно справляться с червячным редуктором.

Итак, есть ли какая-то причина для этого? Если вы передаете силу таким образом, что не можете справиться с высоким крутящим моментом, например, с гибким валом, да. В противном случае-нет. Как уже говорили другие, современные микрошаги до смешного точны.

,
@R.. GitHub STOP HELPING ICE

Испанский инженер изготовил «самый маленький в мире» двигатель V-12

Выдающиеся люди

Посмотреть 17 изображений

Посмотреть галерею — 17 изображений

Любой, кто ценит искусство точного проектирования двигателей, должен получить удовольствие от этого предложения от испанского инженера по имени Патело. Начав с кусков алюминия, бронзы и нержавеющей стали, он потратил более 1200 часов на проектирование, фрезерование, токарную обработку и сверление того, что, как он утверждает, является «вероятно» самым маленьким двигателем V12 в мире. Приводимое в действие впрыском сжатого воздуха (0,1 кг/кв. см), это маленькое чудо может похвастаться общим рабочим объемом 12 кубических сантиметров благодаря двенадцати поршням диаметром 11,3 мм и работает как шарм. Лучше всего то, что вы можете увидеть, как это происходит, в подробном видео, которое следует ниже.

Построенный в первую очередь для образовательных целей, Патело не планирует продавать мини-моторы. Фактически, чтобы доказать, что это длительное упражнение в металлической точности было действительно делом любви, он посвятил двигатель своим четырем внукам. Все 261 часть двигателя он изготовил с нуля, но черту подвел с помощью 222 винтов, которые купил, предположительно для того, чтобы у него было хотя бы немного времени, чтобы провести его с внуками.

Вот английский перевод терминов в видео на случай, если у вас нет под рукой испанского словаря (просмотр займет девять минут и смена потрачена не зря):

  • Construimos el ciguenal: Сборка коленчатого вала
  • Способ монтажа: Начало установки
  • Монтажный блок в блоке: Установите коленчатый вал в блок
  • Левый вал: распределительный вал
  • Соединительный элемент левого рычага: Опорный подшипник распределительного вала
  • Распределительный узел: ГРМ
  • Volante: Маховик
  • Цилиндры: Цилиндры
  • Поршни: Поршни
  • Comprobamos con un taladro que todo esta en orden: Проверьте сверлом, все ли в порядке
  • Коллекторы впуска: Впускные коллекторы
  • Коллекторы выхода: Выпускные коллекторы
  • Ответвления: Распределительная крышка
  • Бомбы охлаждения: Насосы охлаждения
  • Enfriador de agua dulce: Охладитель свежей воды
  • Фильтр на входе: Фильтр на входе
  • Pruebas de funcionamiento: Функциональные тесты
  • Camara lenta: Медленное движение
  • Количество отверстий/винтов: Количество штук 9014/винтов trabajo: Часы работы

Может быть, это музыка в видео, но прецизионная обработка не может быть более захватывающей, чем эта.

El motor V-12 más pequeño del mundo. (Самый маленький двигатель V-12 в мире)

Посмотреть галерею — 17 изображений

19 комментариев

Загрузить еще

Самый маленький в мире действующий двигатель W-32