Φυγόκεντρος του Poor Man και Lazy Suzan: 3 Βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:31

Εισαγωγή + Μαθηματικά και σχεδιασμός

Φυγοκεντρητές

Οι φυγοκεντρητές χρησιμοποιούνται για τον διαχωρισμό των υλικών κατά πυκνότητα. Όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά πυκνότητας μεταξύ των υλικών, τόσο πιο εύκολο είναι να διαχωριστούν. Έτσι, σε γαλακτώματα όπως το γάλα, μια φυγόκεντρο μπορεί να διαχωρίσει λίγη από την πιο λιπαρή κρέμα στην κορυφή, ενώ το άπαχο γάλα πηγαίνει στο κάτω μέρος. Ο Sigma aldrich έχει ένα καλό άρθρο που συζητά τη φυσική του διαχωρισμού φυγοκέντρησης καθώς και τι είναι δυνατό να διαχωριστεί με διαφορετικές ταχύτητες φυγοκέντρησης.

Η φυγόκεντρος που έφτιαξα θα πρέπει να είναι εντός της κατηγορίας χαμηλής ταχύτητας που καθορίζουν (2, 000 - 6, 000 RPM). Σε αυτές τις ταχύτητες, εάν είχατε ένα εναιώρημα κυττάρων Ευκαρυωτικού σε διάλυμα, θα μπορούσατε ενδεχομένως να τα σφαιρίσετε (όπως στο, να τα διαχωρίσετε από το διάλυμα). Εναιωρήματα αντικειμένων όπως αλεύρι ή σωματίδια βρωμιάς θα μπορούσαν επίσης να διαχωριστούν με αυτές τις ταχύτητες.

Τεμπέλης Σουζάν

Ένα μηχανοκίνητο τεμπέλης σουζάν είναι μια αργά περιστρεφόμενη πλατφόρμα που χρησιμοποιείται συνήθως για βιντεοσκόπηση. Μπορείτε να τοποθετήσετε κάτι σαν άγαλμα ή φαγητό σε αυτό και να λάβετε ένα ομαλό βίντεο από όλες τις πλευρές του αντικειμένου. Η ταχύτητα περιστροφής είναι ιδανικά <1 περιστροφή ανά δευτερόλεπτο.

Ταχύτητα κινητήρα, δύναμη και στροφές ανά λεπτό

Σε μια περιγραφή προϊόντος ενός ηλεκτροκινητήρα, θα δείτε συνήθως δύο πράγματα: την τάση και το RPM. Μπορείτε πιθανότατα να χρησιμοποιήσετε με ασφάλεια τάσεις στο + ή - 50% της καθορισμένης τάσης. Θεωρητικά, υψηλότερες τάσεις σημαίνουν περισσότερη δύναμη πίσω από τον κινητήρα και υψηλότερες στροφές ανά λεπτό. Αλλά ας υποθέσουμε ότι έχετε έναν κινητήρα που έχει τυπικές στροφές ανά λεπτό 1000 στροφές ανά λεπτό. Πώς μπορείτε να κάνετε κάτι να γυρίζει πιο γρήγορα ή πιο αργά από τις 1000 σ.α.λ. με αυτόν τον κινητήρα; Με γρανάζια.

Η αλλαγή ταχυτήτων σε ένα ποδήλατο λειτουργεί με παρόμοιο τρόπο με αυτό που πρέπει να κάνετε εδώ. Εάν έχετε γρανάζι με 20 δόντια προσαρτημένο στον κινητήρα 1000 RPM. Στη συνέχεια, ένα γρανάζι με 5 δόντια σε επαφή με το γρανάζι 20 δοντιών, θα περιστρέφεται στις 4000 σ.α.λ. Η σχέση είναι: Target RPM = (Motor RPM)*(Teeth on Motor Gear)/(Δόντια σε περιστρεφόμενο γρανάζι). FYI, ο αριθμός των δοντιών στο γρανάζι πρέπει να είναι ευθέως ανάλογος με την ακτίνα των γραναζιών, οπότε η ακτίνα μπορεί να χρησιμοποιηθεί αντ 'αυτού. Σε αυτό το παράδειγμα, το γρανάζι 5 δοντιών είναι το περιστρεφόμενο γρανάζι και θα είχε την πλατφόρμα φυγοκέντρησης και τους σωλήνες προσαρτημένους σε αυτό.

Αλλά αυτό είναι θεωρητικά, στην πραγματικότητα, το περιστρεφόμενο γρανάζι θα περιστρέφεται με χαμηλότερη ταχύτητα από την αναμενόμενη. Αυτό συμβαίνει επειδή θα υπάρξει υψηλότερη τριβή, ειδικά αν προσθέσετε βάρος στο γρανάζι των 5 δοντιών.

Αντί για γρανάζια, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε λαστιχάκια, το οποίο χρησιμοποιώ για το τεμπέλης σουζάν. Και τα μαθηματικά λειτουργούν παρόμοια, όσον αφορά την περιφέρεια ή την ακτίνα αντί των δοντιών.

Βήμα 1: Υλικά

Γενική λίστα:

1. Άδεια δοχεία όπως τα δοχεία ωαλτίνης και πλιγούρι βρώμης που χρησιμοποίησα. Τα κουτάκια σούπας θα μπορούσαν επίσης να λειτουργήσουν.
2. Κινητήρες. Ονομαστική 12V ή υψηλότερη για τη φυγόκεντρο. Γύρω στα 3-6V για το τεμπέλης σουζάν.
3. Πυροβόλο θερμής κόλλας
4. Κολλητική ταινία - προαιρετική
5. Super Glue - προαιρετικά - φοράτε γάντια εάν χρησιμοποιείτε
6. Σύρματα, γρανάζια, λάστιχο, περιστρεφόμενη πλατφόρμα, μπαταρίες κ.λπ. - Θα συζητήσω λεπτομερέστερα στα επόμενα βήματα

Οι κινητήρες που χρησιμοποίησα είναι κανονικοί, ηλεκτρικοί κινητήρες 2 ηλεκτροδίων, όχι βηματικοί κινητήρες. Πήρα ένα (βαθμολογία 12V και 1200 RPM) από έναν εκτυπωτή Canon που σταμάτησε να λειτουργεί και ένα άλλο (πιθανώς 3V, πιθανότατα <300 RPM) από μια συσκευή αναπαραγωγής dvd που σταμάτησε να λειτουργεί. Εάν δεν έχετε κινητήρες στο χέρι, υπάρχουν τόνοι στο eBay και σε άλλους ιστότοπους για <10 δολάρια που πρέπει να λειτουργήσουν.

Τα γρανάζια και οι άξονες που έχω είναι από ένα "κιτ RC Snap Rover" που το αφαίρεσα. Στην πραγματικότητα, το μόνο που χρειάζεστε είναι ένας τροχός που μπορεί να περιστρέφεται ελεύθερα σε έναν άξονα και ένας τρόπος για να περιστρέφεται πιο γρήγορα ή πιο αργά από τον κινητήρα, ανάλογα με το τι θέλετε να είναι το τελικό προϊόν σας.

Βήμα 2: Φυγοκεντρήστε

Τα δοχεία οβάλτιν έχουν μεταλλικό πάτο. Για να σχηματίσετε μια τρύπα για να περάσει το πάνω μέρος του κινητήρα, σας συνιστώ να χρησιμοποιήσετε ένα σφυρί και ένα καρφί και να γυρίσετε σε έναν κύκλο, ανοίγοντας αργά το υλικό. Χρησιμοποιώντας ένα τρυπάνι ή ένα dremel θα λειτουργήσει επίσης. Βεβαιωθείτε ότι η κεφαλή του κινητήρα θα ταιριάζει και θα είναι κάθετη στη βάση του δοχείου και, στη συνέχεια, εφαρμόστε ζεστή κόλλα στην περιοχή γύρω από την κεφαλή του κινητήρα και τοποθετήστε τη στη θέση της. Χρησιμοποίησα ταινία για να στηρίξω τον κινητήρα ενώ η κόλλα σκλήρυνε. Συνιστώ να συνδέσετε μακριά καλώδια στον κινητήρα πριν το κολλήσετε στο δοχείο. Απλώς τύλιξα τις απογυμνωμένες άκρες σύρματος γύρω από τα καλώδια του κινητήρα.

Μόλις σκληρύνει η κόλλα, μπορείτε να ανοίξετε δύο τρύπες στο πλάι του δοχείου και να τραβήξετε τα καλώδια. Έχω την μπαταρία έξω από το δοχείο, ώστε να μπορώ να αγγίξω χειροκίνητα τα καλώδια της μπαταρίας για να ενεργοποιήσω τη φυγόκεντρο. Ιδανικά θα χρησιμοποιούνταν ένας διακόπτης αλλά δεν τον έχω.

Στη συνέχεια κόλλησα υπερβολικά ένα μεγάλο γρανάζι στην κεφαλή του κινητήρα. Χρησιμοποίησα γυαλόχαρτο για να τραχύσω την επιφάνεια του γραναζιού πριν εφαρμόσω κόλλα, η οποία θεωρητικά θα πρέπει να αυξήσει τη δύναμη συγκόλλησης. Σημάδεψα μια περιοχή στη βάση οβάλτι, όπου θα έπρεπε να πάει η επόμενη ταχύτητα (όπως σε ένα σημείο όπου τα δόντια για τα δύο γρανάζια θα μπλοκάρουν) και άνοιξα μια τρύπα στη θέση αυτή με ένα καρφί. Στη συνέχεια, έβαλα έναν άξονα ελαφρώς μέσα από αυτήν την τρύπα και τον κόλλησα ζεστά στη θέση του. Αυτό είναι πιο ορατό στην εικόνα 2 για αυτό το βήμα.

Το περιστρεφόμενο γρανάζι έχει έναν παχύ δίσκο χαρτιού υπερ-κολλημένο πάνω του. Έκοψα το δίσκο από το πίσω μέρος ενός σημειωματάριου. Ο δίσκος, ως χαρτί, πρέπει να κολλάει καλύτερα από τον πλαστικό, αλλά είναι αρκετά ισχυρός για να αντέξει την ταχύτητα του κινητήρα. Μια τρύπα πρέπει να τοποθετηθεί στο κέντρο του δίσκου χαρτιού, σύμφωνα με την τρύπα στο γρανάζι. Με αυτόν τον τρόπο, όταν το περιστρεφόμενο γρανάζι τοποθετηθεί στον άξονα, ο άξονας θα καταλήξει σε ένα σημείο πάνω από την πλατφόρμα χαρτιού. Στη συνέχεια τοποθέτησα μια χάντρα θερμής κόλλας, ορατή στην εικόνα της κεφαλίδας στην πρώτη σελίδα, στην κορυφή του άξονα. Το οποίο θα σκληρύνει πάνω από την πλατφόρμα και θα διασφαλίσει ότι δεν θα πετάξει από τον άξονα.

Το αρχείο mp4 είναι ένα βίντεο με την περιστροφή της φυγοκέντρησης μου. Youσως χρειαστεί να το κατεβάσετε για να το δείτε, το αρχείο δεν είναι τόσο μεγάλο. Οι σωλήνες που χρησιμοποιώ είναι πλαστικοί και περιέχουν γάλα. Τα έκλεισα με πλαστική μεμβράνη. Δεν θα συνιστούσα τη χρήση γυάλινων σωλήνων δεδομένου ότι μπορεί να υπάρχει κάποιος κίνδυνος να πετάξουν από το δίσκο ενώ περιστρέφονται. Οι σωλήνες είναι απλά κολλημένοι στο δίσκο. Χρησιμοποιώ μια μπαταρία 9V στο βίντεο, η οποία είναι μικρότερη τάση από ό, τι έχει ονομαστεί ο κινητήρας. Για να αυξήσετε τα επίπεδα τάσης, μπορείτε να συνδέσετε μπαταρίες σε σειρά.

Βήμα 3: Lazy Suzan

Για το Lazy Suzan, το γρανάζι στην εικόνα δεν λειτουργεί στην πραγματικότητα ως γρανάζι, απλά μπορεί να περιστραφεί γύρω από τον άξονα. Ο τροχός που είναι προσαρτημένος στο γρανάζι μου παρέχει μια βάση για να τοποθετήσω ένα πιάτο πάνω του και στη συνέχεια ένα αντικείμενο στην κορυφή του πιάτου.

Η εικόνα 2 δείχνει τον άξονα που έχει βυθιστεί στη βάση του δοχείου πλιγούρι βρώμης και στη συνέχεια έχει κολληθεί εν θερμώ στη θέση του. Ο κινητήρας τοποθετήθηκε και κολλήθηκε θερμά σε μια θέση που διασφαλίζει ότι το ελαστικό είναι τεντωμένο όταν τραβιέται μεταξύ του γραναζιού και του κινητήρα (εικόνα 1). Εάν έχετε απλά έναν τροχό που περιστρέφεται σε έναν άξονα, το λάστιχο μπορεί να τεντωθεί απευθείας γύρω από τον τροχό, απλά σημειώστε ότι εάν ο τροχός είναι μεγάλος, θα περιστρέφεται με πολύ χαμηλότερες στροφές ανά λεπτό από τον κινητήρα.

Πρέπει να το τρέξω στα 6 βολτ. Που είναι 4 μπαταρίες 1,5V σε σειρά. Η εικόνα 3 για αυτό το βήμα δείχνει πώς συνιστώ τη σύνδεση μπαταριών σε σειρά (εάν έχετε μόνο μπαταρίες 1,5V). Ουσιαστικά μια λωρίδα αλουμινόχαρτου διπλώθηκε επάνω της αρκετές φορές και τοποθετήθηκε σε κολλητική ταινία. Η ταινία στη συνέχεια στερεώνει το αλουμίνιο σε επαφή με τα άκρα + και - της μπαταρίας και ασφαλίζει τις μπαταρίες μαζί. Έτσι, όταν τα πράγματα ρυθμίζονται όπως στην εικόνα τέσσερα, διπλώνετε το χαλαρό άκρο της ταινίας επάνω στις μπαταρίες και το σφραγίζετε μεταξύ τους. Βεβαιωθείτε ότι το αλουμινόχαρτο είναι διπλωμένο τουλάχιστον 10 φορές, διαφορετικά θα ζεσταθεί μια ανησυχητική ποσότητα.

Θα μπορούσα επίσης να λειτουργήσω τον κινητήρα με 9V συν αντίσταση, αλλά ήθελα να είναι απλό. Απλά να ξέρετε ότι υπάρχουν διάφοροι τρόποι επίτευξης των βέλτιστων τάσεων ή ρευμάτων.