Объединение "Юный техник"
Староста объединения: Юсупов Айдар, учащийся 10 класса МОУ СОШ с.Целинное
Руководитель: Хусаинов Ришат Рашитович, учитель технологии МОУ СОШ с.Целинное
2007 год
СОДЕРЖАНИЕ:
1.Цель создания станка
2.Решаемая проблема
3.Аналоги станка и выбор конструкции
4.Преимущество и новизна идеи
5.Технические характеристики станка
6.Кинематическая схема станка
7.Устройство и эксплуатация станка
8.Возможная область применения
9.Заключение
10.Литература
11.Приложение
1.Цель создания станка
У каждого сельского жителя очень много повседневных проблем. Он строит дом, ремонтирует его, затачивает инструменты, ухаживает за домашними животными и т.д. А если он строит дом, то постоянно возникают проблемы с обработкой большого количества древесных материалов (распиловкой и строганием), заточкой инструментов и т.д. Чтобы выполнить различные операции по обработке материалов, ему нужны различные механизированные и электрифицированные инструменты (рубанок, пила, точило и др.) с целью облегчения и ускорения работ. Если купить все эти электрифицированные и механизированные инструменты в магазине по отдельности, то это выльется в очень большие суммы. Можно сконструировать и изготовить станки на каждый вид обработки, но это опять дорого, на каждый станок нужны двигатели и т.д.
А если изготовить универсальный станок на базе одного электродвигателя, который бы выполнял все основные виды операций и заменял почти все станки, и который можно было бы легко модернизировать?
Итак, нашей целью было изготовление простого, надежного и недорогого универсального станка.
2.Решаемая проблема
Приступая к разработке проекта, мы определили проблемы, которые необходимо при изготовлении станка.
Cтанок должен быть универсальным, переносным, настольным и легко помещаться в багажнике легкового автомобиля (мини), чтобы можно было перевозить. Станок должен быть легко настраиваемым на различные виды работ и иметься возможность модернизации. Станок должен быть недорогим, для этого можно собрать из металлолома различные угольники, водопроводные трубы, листовой металл, запчасти от различных сельхозмашин и др. Для сборки станины и узлов станка можно использовать сварочные работы. Токарные и фрезерные работы можно выполнить на школьных станках ТВ-6 и НГФ-110М. Также для уменьшения трудоемкости работ можно применить готовые стандартные детали- гайки и болты, из которых путем небольшой доработки можно изготовить крепления для станка.
3. Аналоги станка и выбор конструкции
Сначала мы просмотрели различную техническую литературу: журналы «Сделай сам», «Сам», «Делаем сами», «Дом», «Моделист-конструктор» и др. Есть много универсальных станков, которые имеют свои достоинства и недостатки. Но самый серьезный недостаток – это сложность изготовления и невозможность в последующем модернизировать. Поэтому мы не стали копировать ни один из станков - они не подходили нашим требованиям. Мы рассмотрели только принципиальные схемы станков, технические находки и оригинальность.
Исходя из вышеизложенного, мы решили, что станок может выполнять следующие операции :
-Пиление древесины
-Строгание древесины
-Заточка инструментов
-Пиление металлических заготовок
-Дробление зернопродуктов
-Рельефное фрезерование древесины
-Токарные работы по дереву
- Долбежные работы
Проанализировав различные варианты станка, мы пришли к выводу, что он должен выполнять первые четыре-шесть операций (так как они нужны прежде всего, остальные оставляем на дальнейшую модернизацию); нашим условиям наиболее подходит вариант, когда двигатель электрический (имеется в наличии 3-х фазный асинхронный от списанного водяного насоса, он компактный, вал длинный; в домашних условиях обычно бывает только одна фаза - необходимо подключить дополнительные конденсаторы. Самым простым и дешевым будет вариант станка, когда движение передается непосредственно валом, станину можно выполнить в основном из угольников и обрезков труб; конструкцию выполнить на сварных и болтовых соединениях. Крепление узлов станка сделать быстросъемным (резьбовые зажимы).
4.Преимущество и новизна идеи
Преимуществом данного станка является:
1. универсальность выполнение основных операций);
2. возможность модернизации станка без особых переделок (только нужно закрепить рабочий орган на вал и придумать к нему рабочий столик (опору);
3. отсутствие ременной передачи (рабочие органы станка крепятся непосредственно на вал двигателя (обороты двигателя позволяют - «трехтысячник» (2800 об./мин.)), т.к. ременная передача усложняет конструкцию - нужны шкивы, ремень, подшипники, увеличиваются размеры, повышается шум.
5.Технические характеристики станка
Напряжение питания, В 380/220
Потребляемая мощность, Вт (380В/220В) 1500/1000
Частота вращения вала, об/мин 2800
Масса станка , кг 20
Габаритные размеры, мм 500х400х350
Высота пиления древесины, мм 50
Регулируемая ширина пиления древесины, мм 200
Ширина строгания, мм 120
Ширина фрезерования, мм 10-120
Производительность дробления зерна, кг/час 150
6. Кинематическая схема станка
1.Электродвигатель
2.Рабочий столик
3.Сменный рабочий орган
4.Станина
7.Устройство и эксплуатация станка
Конструкция станка состоит из: станины (4), электродвигателя (1), сменных рабочих органов (3) (струга, втулки-переходника для закрепления круглой пилы, наждачного круга, отрезного круга, фрезы (калевки), дополнительных втулок для регулировки инструментов), рабочего столика для пиления, рабочего столика для строгания (2), кнопок управления с рабочими и пусковыми конденсаторами. На рабочем торце вала электродвигателя выполнена внутренняя левая резьба М16 для закрепления сменных рабочих органов зажимным болтом.
Для пиления древесины на валу электродвигателя закрепляется втулка-переходник при помощи зажимного болта (левая резьба), фланцем которого зажимается круглая пила. По направляющим укрепляется рабочий столик фиксирующими болтами. Высота пиления регулируется опусканием или поднятием столика. Ширина пиления регулируется ограничителем.
Отрезание металла выполняется при помощи отрезного круга, который закрепляется на втулке вместо круглой пилы.
Заточка инструментов и другие наждачные работы выполняются при замене пилы на наждачный круг. Для этого на том же зажимном фланце втулки - переходника предусмотрено посадочное место для наждачного круга, для этого нужно лишь развернуть его на 180 градусов . Подручник для наждачных работ еще не изготовлен.
Фуговальные работы выполняются при замене втулки -переходника на струг, который закрепляется непосредственно на валу зажимным болтом. На станину закрепляется рабочий столик для фугования, который закрепляется при помощи двух зажимных устройств. Высота строгания регулируется опусканием или поднятием двух половинок столика 4 регулирующими болтами на каждой стороне.
Для выполнения фрезерных работ по дереву предусмотрен разворот двигателя в вертикальное положение, когда вал двигателя находится наверху. Фрезы (калевки) крепятся между фланцами с прорезями и зажимаются болтом с дополнительными втулками. Рабочим инструментом может являться тот же струг (вместо прямых ножей закрепляются фигурные ножи в зависимости от видов фрезерных работ). Рабочий стол для фрезерования еще не изготовлен.
К станку можно подсоединить также зернодробилку . Внутри корпуса зернодробилки, изготовленного из сошников сеялки, находятся подвижные молоточки, закрепленные на валу. По кругу расположены шпильки, выполняющие роль крепления и ударного механизма. Зерно, засыпанное в емкость, через патрубок попадает в корпус зернодробилки. При вращении вала молоточки дробят зерно и полученный продукт через сетку, расположенную вокруг шпилек (между сеткой и корпусом по кругу есть расстояние), высыпается через нижнее отверстие в тару.
На станине предусмотрены 2 установочных отверстия, при помощи которых присоединятся зернодробилка. Вращение вала зернодробилки осуществляется через мягкое соединение оригинальной формы. На корпусе зернодробилки есть специальные втулки для укрепления мешков готовой продукции. Регулировка подачи зерна не предусмотрена, т.к. отверстие рассчитано на оптимальную подачу. Вначале включается двигатель, а затем засыпается зерно для переработки.
Питание электродвигателя осуществляется от бытовой сети напряжением 220 В.. Для этого применяется подсоединение дополнительных бумажных конденсаторов большой емкости по схеме. На каждые 100 Вт мощности нужен конденсатор емкостью 7-10 мкФ, рассчитанный на напряжение 250-450 В, т.е. нам нужны рабочие конденсаторы емкостью105-150 мкФ, а для пускового конденсатора необходимы емкости в 2 раза больше, чем рабочие. Но такие бумажные конденсаторы большой емкости трудно приобрести. Поэтому для запуска мы использовали электролитические конденсаторы (они широко распространены), которые после запуска сразу же автоматически отключаются. В технической литературе пишется, что разрешается кратковременное включение электролитических конденсаторов в сеть переменного тока. Испытания показали, что двигатель работает без рабочих конденсаторов и развивает достаточную мощность для выполнения операций, но это должно быть ограниченное время, т.к. двигатель нагревается. Но так как работы выполняются периодически и небольшие по объему, то для нас это допустимо. Работа станка осуществляется включением вилки в сетевую розетку и одновременным нажатием на пусковую кнопку. Выключение осуществляется извлечением вилки из розетки.
Для станка изготовлен деревянный каркасный столик высотой 600 мм , на который закрепляется станок во время работы.
При эксплуатации станка нужно соблюдать правили техники безопасности при работе на фуговально-пильном, заточном и других станках.
8.Возможная область применения:
Индивидуальное строительство, применение в бытовых условиях.
9.Заключение
Конструкция станка получилась простой и удачной. Станок получился легким и удобным, один человек может переносить с места на место по мере необходимости; станок компактный и легко помещается в багажнике автомобиля. Станок можно устанавливать как внутри помещения, так и на улице. Уровень шума на холостом ходу при пилении и строгании очень мал по сравнению с промышленными станками. Станок легко и быстро настраивается на различные виды работ и имеется возможность модернизации. На станке можно пилить древесину вдоль волокон, строгать заготовки. Два человека могут обрабатывать заготовки длиной до 4- 5 м . Для строгания широких досок можно развернуть заготовку и обрабатывать оставшуюся часть.
Также легко подключается самодельная зернодробилка через мягкое соединение. Производительность зернодробилки составляет 150 кг/ час, что является достаточным в домашних условиях.
К недостаткам можно отнести то, что на настройку станка для выполнения различных работ необходимо определенное время. Невозможно пилить длинные доски поперек волокон, т.к. мешает корпус двигателя.
Так как станок используется в бытовой сети, то теряется около 30% мощности станка. Для более эффективного использования при больших объемах работ можно подключить станок к сети 380 В., если есть такая возможность.
Но все эти недостатки ничтожны по сравнению с теми достоинствами и преимуществами самодельного мини станка.
Можно считать, что получился очень хороший и нужный станок с широкими возможностями.
10.Для выполнения станка мы использовали литературу:
1.Трехоперационный настольный станок. «Моделист-конструктор» 11/1981
2.Станки из дрели. «Моделист-конструктор» 12/1981
3.Самая простая циркулярка. «Сделай сам» 2/1991
4.Станок- универсал Попова по дереву. «Моделист-конструктор» 6/1983
5.Режем вдоль и поперек. «Сделай сам» 4/1997
6.Маленький стационарный электрорубанок. «Дом» 2/1998
7.Приспособление для заточки сверл. «Сделай сам» 4/2002
11.Приложение
-Фотографии мини станка, чертежи
