Выпуск 17  Справочный отдел  Предварительный расчет редуктора

Чтобы правильно подобрать двигатель и передачу, нужно знать основные параметры модели: тип машины (вездеход, скоростная модель или обыкновенный грузовой автомобиль), ее размеры и вес. Тип и размеры выберите сами, а ориентировочный вес Р узнаете из графика (рис. 1, а). Область наиболее часто встречающихся величин отмечена на нем цветом. Для простых машин, склеенных из бумаги, берется минимальный вес, а для моделей с управлением и сложной аппаратурой - максимальный. Вес грузового автомобиля можно увеличить примерно раза в два, учитывая груз.

Вес модели - основная величина, определяющая мощность двигателя Nдв. Мощность двигателя, выраженная в ваттах, должна лежать в пределах от 0,05 до 0,1 веса модели, выраженного в ньютонах, т. е. 0,05Р[Н] < Nдв[Вт] < 0,1Р[Н].

Зная эти величины, вы легко определите, какой двигатель подойдет для вашей модели. Параметры наиболее распространенных микроэлектродвигателей приведены в табл. 1.

Если у вас уже есть микроэлектродвигатель, посмотрите, попадает ли его мощность в нужный диапазон. Двигатель можно устанавливать на модели даже в том случае, когда его мощность оказывается слишком маленькой, но тогда машина будет двигаться очень медленно. Чересчур мощный двигатель будет потреблять слишком много электроэнергии, что недопустимо для моделей, питающихся от батареек или аккумуляторов.

Изменить мощность двигателя можно, изменив напряжение питания. При этом изменятся и другие параметры. Подробнее об этом написано в последнем разделе этой главы.

Покажем выбор двигателя на примере модели автомобиля-тягача КамАЗ-5320. Пусть, например, длина модели - 30 см. По графику зависимости веса модели от размера находим, что тягач должен весить от 3,5Н до 7Н. Выберем меньшую величину, так как мы задумали сделать модель из бумаги. С учетом прицепа и груза увеличим эту величину в 2 раза. Итак, полный вес модели КамАЗа -7Н. Зная вес, определим мощность двигателя: 0,35Вт <Nдв<0,7Вт. По таблице 1 подберем подходящий микроэлектродвигатель. Например, МДП-1 мощностью 0,5 Вт.

А если у вас уже есть микродвигатель, например, ДП-12а и вы хотите поставить его на модель? Его мощность - всего 0,2 Вт - явно мала. В этом случае откажитесь от груза и рассчитывайте на полный вес тягача 5Н. Будем теперь рассматривать два варианта конструкции модели КамАЗа: первый - с двигателем ДП-12а и полным весом 5Н, второй - с двигателем МДП-1 и весом 7Н.

Определим теперь скорость модели. Для приближенного расчета удобнее всего воспользоваться номограммой (рис. 2). Отметьте в правом столбце вес модели Р, а в соседнем - мощность двигателя Nдв. Проведите через эти две точки прямую до пересечения со столбцом, обозначенным буквой v, и вы найдете искомую скорость. Так выбирают скорость для моделей грузовых автомобилей. Если вы строите скоростную модель, рассчитанную на движение по ровной поверхности, найденное значение скорости увеличьте в 2-3 раза, а для вездехода в 3-5 раз уменьшите.

При выборе скорости надо учитывать и размеры модели. Например, нет смысла доводить скорость модели грузовика до значения, при котором он проходит расстояние в 1- 2 своей длины меньше, чем за 1 с.

Вернемся к нашему примеру. Для определения скорости в первом варианте конструкции модели КамАЗа мы должны соединить прямой точку 5 на столбце Р с точкой 0,2 на столбце Nдв. Эта прямая пересечет столбец v в точке 20 (все описанные построения нанесены пунктиром на номограмме). Значит, скорость модели в этом случае будет 20 см/с. Во втором варианте, соединив прямой точки 7 Н и 0,5 Вт, получаем скорость 37 см/с. Учитывая, что длина модели - 30 см, можно ограничиться скоростью 30 см/с. Эту скорость и будем считать окончательной во втором варианте конструкции.

Выполним теперь наиболее сложный расчет - расчет передаточного отношения редуктора. Для этого необходимо знать частоту вращения двигателя nдв)(его определяют по табл. 1), диаметр ведущих колес и скорость движения модели. (Как ее выбрать, уже известно.) Отметьте на столбце nдв частоту вращения двигателя, а на столбце D) - диаметр колеса. Соедините их прямой, отметив точкой О1 место пересечения этой прямой со столбцом О. Теперь через точку O1 и точку на столбце v, Соответствующую выбранной скорости модели, проведите еще одну прямую до пересечения со столбцом С. Найденная таким образом точка пересечения укажет вам нужное передаточное отношение редуктора.

Самим сделать редуктор сложно, поэтому зачастую используют старые, от сломанных игрушек. Редуктор можно считать подходящим, если его передаточное отношение отличается от вычисленного не более чем в 2 раза.

В первом варианте конструкции КамАЗа частота вращения двигателя ДП-12а - 2200 об/мин, диаметр колеса при длине тягача 30 см - 4 см. Соединим эти точки на столбцах nдв и D прямой (см. рис. 2). В точке пересечения со столбцом О отмечаем точку O1. Скорость модели в этом варианте конструкции - 20 см/с, поэтому проводим прямую через точку О1 и точку 20 на столбце v. Пересечение этой прямой со столбцом С дает искомое передаточное отношение -20. Во втором варианте конструкции модели КамАЗа частота вращения двигателя МДП-1-3500 об/мин, а скорость модели -30 см/с. Повторив все построения, получаем С=24.

На этом предварительные расчеты заканчиваются. Подобрав двигатель и найдя редуктор с подходящим передаточным отношением, вы можете приступать к детальной разработке конструкции и изготовлению модели. Однако хотим предупредить, что расчеты, сделанные по номограмме, опираются на средние значения веса моделей, коэффициентов сопротивления и коэффициентов полезного действия передач. Реальные значения этих величин на изготавливаемой модели могут существенно отличаться от средних, поэтому если вы хотите использовать все возможности машины: достичь максимальной скорости или грузоподъемности, заставить преодолевать самые крутые подъемы, то предварительные расчеты надо уточнять после детальной разработки конструкции и в процессе работы над моделью.

по книге "Твори, выдумывай, пробуй!",
О.Е. Замотин. Р.В. Зарипов и др.