Мотор – колесо
В современных автомобилях особо большой грузоподъемности, например в карьерных самосвалах Белазах, инженеры объединили электродвигатель, силовую передачу, тормозное устройство и колесо в одно целое. Так удалось приблизить двигатель одновременно ко всем движителям и тем самым уменьшить потери энергии при передаче и существенно увеличить тягу. А энергию на каждое мотор-колесо дает генератор, вращаемый обычным двигателем внутреннего сгорания.
Но наш рассказ не о мощных самосвалах. Совмещение мотора и колеса в одном узле используется иногда и в механических игрушках. Рассмотрим четыре такие конструкции. Саму модель можно сделать какую угодно. Для примера мы показали внешний вид автомобиля-пикапа. Сделать соответствующие развертки из плотной бумаги, картона или жести не составит труда.
На рисунке 1 цифрами обозначены: 1 — кузоз модели, 2 — колесо, 3 — рама, 4 — резиновый двигатель и 5 — скоба.
Как видите, у модели нет характерных для любого автомобиля четырех колес. Вместо них две жестяные банки из-под консервов. Одна банка заменяет передние колеса, другая — задние. Обратите внимание на отверстия в донышках. Вскрывая, скажем, банку со сгущенным молоком, постарайтесь сделать так, чтобы отверстия получились именно такими, какие изображены на рисунке. Полностью срезать донышко не надо — обечайка банки может деформироваться.
Раму проще всего согнуть из стальной проволоки диаметром 3 мм. Проволоку меньшего диаметра применять не рекомендуем, потому что она не выдержит натяжения скрученных нитей резинового двигателя и согнется. Размеры рамы мы не даем — они зависят от высоты и диаметра банок. Но все же советуем сделать ширину рамы миллиметров на 15—20 больше высоты банки, а длину — примерно в четыре ее диаметра.
Внутри каждой банки устанавливаются по два резиновых двигателя. Каждый из них изготавливается из 6 витков авиамодельной резины, намотанной на круглой болванке. Диаметр болванки подберите так, чтобы петля резинового жгута, снятая с неё, в слегка растянутом состоянии была длиной миллиметров на 5 меньше полувысоты банки. Внутри банки петли резинового двигателя крепятся с помощью двух скоб, изготовленных из стальной проволоки диаметром 2,5 мм. Так как суммарная длина двух петель меньше высоты банки, то они держат раму во взвешенном состоянии, словно на пружинящих рессорах. Кроме того, такая подвеска позволяет модели легко преодолевать препятствия, как показано на рисунке 1.
Иначе передается вращение от резинового двигателя к движителю в трех других конструкциях мотор-колеса. Здесь крутящий момент зависит не столько от числа нитей в резиновом жгуте двигателя, сколько от массы груза (дебаланса), центр тяжести которого смещен от оси вращения.
На рисунке 2 показан вариант мотор-колеса, в котором ось вращается совместно с банкой. У одного края оси перпендикулярно припаяно коромысло с петлями но концах. У другого конца оси расположена втулка, сквозь которую пропущен шток с дебалансом. Оговоримся: шток конструктивно как бы пропущен сквозь ось — именно так показано на рисунке 2 слеза, а на практике шток придется сделать из двух половин, каждая из которых входит во втулку (рис. 2, справа). Втулка должна свободно вращаться на оси, а чтобы она не съезжала от натяжения резины, на ось насажен и припаян диск-ограничитель. Петли резиновых жгутов перекинуты через шток и закреплены на концах коромысла. Как работает такой двигатель? Закрученный на несколько десятков оборотов резиновый жгут стремится повернуть и банку и дебаланс, но в разные стороны. Груз отклоняется от вертикали — при этом одна половина мотор-колеса становится тяжелее другой. Банка, стремясь уравновеситься, будет вращаться, пока хватит завода у двигателя.
Конструкция, показанная на рисунке 3, отличается от предыдущей тем, что сила натяжения четырех резиновых двигателей, установленных в мотор-колесе, полностью уравновешена вдоль оси. Поэтому ось свободно вращается в подшипниках, расположенных в донышках банки. А в остальном
принцип действия этого мотор-колеса такой же.
Последняя конструкция мотор-колеса (рис. А) отличается от предыдущих не только внешним видом, но и усложненной подвеской. Прежде всего обращаем ваше внимание, что двигатель размещен не в цилиндрическом колесе, а в шаре. Такой шар может послужить основой для интересной механической игрушки, но может и катиться самостоятельно — это уже само по себе любопытно.
Внимательно разберитесь с устройством двигателя. С помощью двух болтов к резиновому корпусу крепятся две втулки. На них посажены шарикоподшипники. На подшипники надеты резиновые ободы, на ободах держится концами металлическая трубка. В середине трубки перпендикулярно ей просверлено отверстие, с которое пропущен шток с дебалансом на конце. Дра резиновых жгута перекинуты через шток и закреплены на крючках, припаянных к головкам болтов.
Чтобы завести такой двигатель, нужно просто вращать шар в руках вокруг оси, образуемой металлической трубкой, до тех пор, пока груз будет способен удерживать натяжение резины. Если теперь поставить шар на пол, он покатится по прямой, перпендикулярной его оси.
Предыдущие модели заводятся примерно тек же — мотор-колесо закручивается рукой в направлении, противоположном вращению колеса.
В.Ротов. Журнал Юный техник.