Как превратить двигатель постоянного тока RS-775 в водяной насос с помощью 3D-принтера


В этом проекте мы рассмотрим изготовление водяного насоса своими руками с использованием обычного двигателя 775. Это забавный и полезный проект из цикла «Сделай сам», который можно легко реализовать с помощью базовых инструментов и материалов. Проект не требует каких-либо более высоких знаний в этой области.

Водяной насос, напечатанный на 3D-принтере своими руками с использованием двигателя постоянного тока

Устройство водяного насоса можно использовать для различных целей, таких как создание таких проектов, как пожарные роботы, гидрогенераторы, сбор дождевой воды и многое другое. Его универсальность открывает широкие возможности для различных проектов.

Этот проект предполагает создание мощного водяного насоса с использованием технологии 3D-печати. Мы предоставим вам файлы дизайна и пошаговые инструкции, которые помогут вам в этом процессе. Мы узнаем больше о процедурах сборки, соединениях и требованиях к проекту. Также мы увидим технические характеристики комплектующих и рабочие функции водяного насоса.

Также на нашем сайте мы использовали водяные насосы в следующих электронных проектах:

Компоненты, необходимые для водяного насоса

  • Двигатель постоянного тока RS-775 (12–24 В) (купить на AliExpress).
  • Набор структур, напечатанных на 3D-принтере (включая крыльчатку).
  • Болты или винты.
  • 12-вольтовый источник питания.
  • Резиновая деталь для изоляции.
  • Маркер и компас.

Корпус, необходимый для водяного насоса

Мы собираемся использовать корпус, напечатанный на 3D-принтере, для нашего водяного насоса, сделанного своими руками. Они достаточно прочные и долговечные, чтобы выдерживать давление воды и вибрацию мотора. Возможность создавать сложные и индивидуальные конструкции в сочетании с преимуществами легкой конструкции, повышенной долговечностью и улучшенным рассеиванием тепла делают корпуса, напечатанные на 3D-принтере, привлекательным вариантом для эффективных систем подачи воды. Если вы находитесь в раздумьях какой принтер приобрести для своих проектов, то на нашем сайте есть статья про лучшие 3D-принтеры для начинающих.

Здесь мы используем два типа корпуса для водяного насоса: съемный и несъемный (постоянный) .

Механизм работы водяного насоса основан на центробежной силе, создаваемой крутящим моментом двигателя. Учитывая весь этот механизм, были созданы 3D-проекты. Вам будет легко распечатать 3D-проекты самостоятельно, поскольку мы делимся файлами, необходимыми для этого. Вы можете скачать их по ссылкам ниже.

Если вы хорошо знакомы с процессом 3D-печати и у вас есть 3D-принтеры, то это будет экономичная и простая задача. В противном случае вы можете заказать онлайн-услуги 3D-печати по доступным ценам, просто отправив STL-файл вашего дизайна.

Съемный корпус: это тип корпуса, в котором мы снимаем двигатель, когда он не нужен, поскольку в нем используется механизм «гайка-болт», что упрощает сборку и разборку. Его самое большое преимущество — использование одного и того же двигателя для других проектов. Кроме того, любые засоры внутри корпуса можно легко очистить.

Файл проекта STL включает проекты внешнего корпуса и рабочего колеса, которые можно загрузить по следующей ссылке.

Дизайн компонентов съемного корпуса для водяного насоса

После 3D-печати эти компоненты выглядят так, как показано на следующем рисунке.

Напечатанные компоненты съемного корпуса для водяного насоса

Несъемный корпус: в этом типе корпуса внешняя часть полностью приклеена с помощью аралдита после правильной установки крыльчатки. Это постоянное решение; мы вообще не можем снять мотор.

Файл дизайна STL для этого корпуса можно загрузить по следующей ссылке.

Дизайн компонентов несъемного корпуса для водяного насоса

После 3D-печати эти компоненты выглядят так, как показано на следующем рисунке.

Напечатанные компоненты несъемного корпуса для водяного насоса

Сборка и функционирование водяного насоса

Наглядно показаны в следующем видео.

Центробежный водяной насос — это механическое устройство, которое циркулирует и перемещает воду по трубам, создавая силу в одном направлении.

Водяному насосу для работы требуется несколько основных компонентов. Изучим входящие в него компоненты и их функционирование:

  1. Двигатель 775: этот общедоступный двигатель постоянного тока обеспечивает высокий крутящий момент и выходную мощность. Он работает от источника питания от 12 до 24 вольт . Двигатель обеспечивает необходимую энергию для вращения крыльчатки и создания давления, необходимого для перемещения воды.
  2. Крыльчатка: компонент, похожий на вентилятор, который будет прикреплен к валу двигателя для создания движения воды. Он состоит из изогнутых лопастей или лопастей, которые предназначены для подачи воды в определенном направлении при вращении крыльчатки.
  3. Корпус: представляет собой внешнюю оболочку водяного насоса, обычно изготовленную из прочных материалов. Он заключает в себе все внутренние компоненты и обеспечивает их поддержку и защиту. Корпус водяного насоса имеет два порта — входной и выходной. Впускное отверстие позволяет воде поступать в насос, а выпускное отверстие — это место, где вода под давлением выходит из насоса.

Типовая конструкция корпуса для водяного насоса

  1. Всасывающая труба: всасывающая труба соединена с впускным отверстием и отвечает за всасывание воды в насос.
  2. Сливная труба: сливная труба подключается к выпускному отверстию и отводит воду под давлением от насоса в нужное место.
  3. Источник питания  подходящий источник постоянного тока для работы двигателя (например, батарея 12 В или адаптер питания).
  4. Винты, гайки и болты: для крепления двигателя, рабочего колеса и других компонентов.

Сборка и подключение съемного корпуса водяного насоса

Это довольно простой процесс и не занимает много времени. Изображения ниже дают краткое представление о необходимых компонентах для этого процесса.

Необходимые компоненты для водяного насоса со съемным корпусом

Давайте рассмотрим пошагово процедуру сборки данного корпуса.

Сначала прикрутим заднюю часть корпуса к двигателю с помощью болта М4-10 мм, как показано на изображении ниже.

  • Обозначение «М» для метрических винтов указывает внешний диаметр винта в миллиметрах, поэтому для винта М4 внешний диаметр равен 4 мм.
  • Головка представляет собой стандартную звездообразную головку, длина винта составляет 12 мм .

Болты М4-12 мм

После правильной примерки корпус будет выглядеть так:

Двигатель с прикрепленным к нему съемным корпусом

Возьмите крыльчатку, в центре которой имеется D-образное отверстие для предотвращения проскальзывания при высоком крутящем моменте, и закрепите ее на валу двигателя.

Крыльчатка водяного насоса

Если вал вашего двигателя имеет круглую форму, вы можете попробовать напилить вал ротора с внешней стороны, чтобы превратить его в D-образную форму, или же, если вы его найдете, вы можете купить его напрямую. Двигатель 775, который я использую, также имеет круглую форму, поэтому я использовал шлифовальный станок для напиливания его вала.

Двигатель RS-775 с надпиленным валом

После подгонки крыльчатки к конструкции будем иметь следующее:

Водяной насос в съемном корпусе с подогнанной крыльчаткой

Теперь прикрепите переднюю часть корпуса с помощью болта М3-30 мм , как показано на изображении ниже.

  • Внешний диаметр 3 мм.
  • Длина 30 мм

Болт М3-30 мм

После подгонки вся конструкция будет выглядеть так, как показано на рисунке ниже.

Собранная конструкция водяного насоса в съемном корпусе

Далее возьмите гнездовой разъем постоянного тока и припаяйте его к двум выходным контактам двигателя.

Примечание. Будьте осторожны с правильной полярностью, чтобы установить направление вращения двигателя по часовой стрелке, поскольку неправильное направление вращения не будет генерировать поток воды с полной эффективностью.

Подключите аккумулятор на 12 В (или можно использовать до 24 В) и посмотрите, как работает насос. Водяной насос с подключенным аккумулятором показан на следующем рисунке.

Водяной насос с подключенным аккумулятором

Сборка и подключение водяного насоса с несъемным корпусом

 Некоторые компоненты такие же, как и в случае съемного корпуса. Следовательно, и часть шагов по сборке этого корпуса будет аналогична тем, которые мы рассмотрели при сборке съемного корпуса.

Необходимые компоненты для водяного насоса с несъемным корпусом

Здесь также используется тот же болт М4-10 мм для привинчивания задних фитингов корпуса к тому же двигателю 775.

После этого шага корпус будет выглядеть так:

Двигатель с прикрепленным к нему несъемным корпусом

Возьмите крыльчатку вала D и аккуратно надавите на нее, чтобы зафиксировать ее отверстие в валу D двигателя.

Водяной насос в несъемном корпусе с подогнанной крыльчаткой

Нанесите клей Araldite на закругленные края и зафиксируйте переднюю часть корпуса. Убедитесь, что клей правильно застыл и нет мест для утечки воздуха.

Собранная конструкция водяного насоса в несъемном корпусе

Припаяйте гнездо постоянного тока к входным контактам двигателя, внимательно соблюдая направление вращения против часовой стрелки .

Мы подключили 12-вольтовую батарею и проверили направление вращения и работоспособность мотора.

Водяной насос в несъемном корпусе с подключенным аккумулятором

Демонстрация и тестирование

Мы завершили все подключения насоса, осталось только подключение к источнику питания. Для тестирования насоса потребовалось несколько ведер с водой.

В качестве источника питания я использую литий-ионный аккумулятор на 12 В, вы также можете использовать адаптер на 12 В, а можно использовать источник питания до 24 В.

Размеры входного/выходного всасывающего отверстия

  • Для съемного корпуса: внешний диаметр впускного и выпускного отверстий должен составлять 18 мм (согласно файлу STL).
  • Для несъемного корпуса: внешний диаметр входного порта должен составлять 25 мм , а диаметр выходного порта — 20 мм (согласно файлу STL).

Функционирование водяного насоса включает в себя следующие этапы:

Заливка: перед запуском насоса его необходимо прокачать, чтобы удалить воздух, попавший внутрь системы. Заливка включает заполнение насоса и всасывающей трубы водой для создания герметичного уплотнения и обеспечения надлежащего потока воды.

Подключение питания: двигатель запускается, обеспечивая необходимое вращательное усилие на карданном валу. Для питания двигателя мы используем 12-вольтовый источник питания.

Вращение крыльчатки: когда приводной вал вращается, он заставляет крыльчатку быстро вращаться внутри корпуса. Изогнутые лопасти рабочего колеса выталкивают воду наружу от центра вращения.

Направление вращения рабочего колеса зависит от направления вращения двигателя. Для съемного насоса это должно быть по часовой стрелке, а для несъемного — против часовой стрелки .

Забор воды: вращающееся рабочее колесо создает зону низкого давления во впускном отверстии, в результате чего вода всасывается в насос через всасывающую трубу. Вода течет в корпус и к центру крыльчатки.

Действие крыльчатки: лопасти крыльчатки выталкивают воду радиально наружу под действием центробежной силы, увеличивая ее давление по мере ее движения к внешним краям крыльчатки.

Слив воды: вода под давлением выходит из насоса через выпускное отверстие и течет в сливную трубу. Давление, создаваемое работой крыльчатки, позволяет транспортировать воду к месту назначения.

Непрерывная работа: водяной насос продолжает работать, пока работает мотор или двигатель, поддерживая постоянный поток воды и циркуляцию по всей системе.

Мы изучили принцип работы и механизм водяного насоса, и теперь пришло время протестировать и увидеть работу нашего насоса вживую.

В следующем видео показана работа водяного насоса в съемном корпусе.

А в следующем - работа водяного насоса в несъемном корпусе.

Крутящего момента двигателя достаточно, чтобы обеспечить достаточный поток воды от источника питания 12 В, но если вы хотите получить высокий крутящий момент, вы можете использовать источник питания 24 В со скоростью до 50-60 литров в минуту.

(Проголосуй первым!)
Загрузка...
13 просмотров

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *