เครื่องปั่นเหวี่ยงคนจนกับซูซานขี้เกียจ: 3 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:02

บทนำ + คณิตศาสตร์และการออกแบบ

เครื่องหมุนเหวี่ยง

เครื่องหมุนเหวี่ยงใช้เพื่อแยกวัสดุตามความหนาแน่น ยิ่งวัสดุมีความหนาแน่นต่างกันมากเท่าใด ก็ยิ่งแยกได้ง่ายขึ้นเท่านั้น ดังนั้นในอิมัลชัน เช่น นม เครื่องหมุนเหวี่ยงสามารถแยกครีมที่อ้วนกว่าออกไปด้านบน ในขณะที่นมพร่องมันเนยไปอยู่ด้านล่าง Sigma aldrich มีบทความดีๆ เกี่ยวกับฟิสิกส์ของการแยกเครื่องหมุนเหวี่ยง รวมถึงสิ่งที่สามารถแยกออกได้ด้วยความเร็วการหมุนเหวี่ยงที่แตกต่างกัน

เครื่องหมุนเหวี่ยงที่ฉันทำควรอยู่ในหมวดความเร็วต่ำที่พวกเขาระบุ (2, 000 - 6, 000 RPM) ที่ความเร็วเหล่านี้ หากคุณมีสารแขวนลอยของเซลล์ยูคาริโอตในสารละลาย คุณอาจจะอัดเป็นก้อน (เช่น แยกเซลล์ออกจากสารละลาย) สารแขวนลอยของสิ่งต่างๆ เช่น แป้งหรือสิ่งสกปรก สามารถแยกออกได้ด้วยความเร็วเหล่านี้

ขี้เกียจซูซาน

ซูซานขี้เกียจที่ใช้เครื่องยนต์เป็นแท่นหมุนช้าๆ ซึ่งมักใช้สำหรับถ่ายวิดีโอ คุณสามารถวางสิ่งของ เช่น รูปปั้นหรือรายการอาหาร และรับวิดีโอที่ราบรื่นของวัตถุทุกด้าน ความเร็วรอบควร < 1 รอบต่อวินาที

ความเร็ว แรง และรอบต่อนาทีของมอเตอร์

ในคำอธิบายผลิตภัณฑ์ของมอเตอร์ไฟฟ้า คุณมักจะเห็นสองสิ่ง: แรงดันไฟและ RPM คุณสามารถใช้แรงดันไฟฟ้าได้อย่างปลอดภัยที่ + หรือ - 50% ของแรงดันไฟฟ้าที่ระบุ ตามทฤษฎีแล้ว แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นหมายถึงแรงที่มากขึ้นหลังมอเตอร์ และ RPM ที่สูงขึ้น แต่สมมุติว่าคุณมีมอเตอร์ที่มี RPM มาตรฐานที่ 1,000 รอบต่อนาที คุณจะทำให้บางสิ่งหมุนเร็วขึ้นหรือช้ากว่า 1,000 RPM ด้วยมอเตอร์นี้ได้อย่างไร พร้อมเกียร์.

การเปลี่ยนเกียร์ในจักรยานทำงานในลักษณะเดียวกับที่คุณต้องทำที่นี่ หากคุณมีเกียร์ที่มีฟัน 20 ซี่ติดอยู่กับมอเตอร์ 1,000 รอบต่อนาที จากนั้นเกียร์ที่มีฟัน 5 ซี่สัมผัสกับเฟือง 20 ฟันจะหมุนที่ 4000 รอบต่อนาที ความสัมพันธ์คือ: Target RPM = (Motor RPM)*(Teeth on Motor Gear)/(Teeth on revolving gear). FYI จำนวนฟันบนเฟืองควรเป็นสัดส่วนโดยตรงกับรัศมีของเฟือง ดังนั้นสามารถใช้รัศมีแทนได้ ในตัวอย่างนี้ เฟือง 5 ฟันคือเฟืองหมุนและจะมีแท่นหมุนเหวี่ยงและท่อติดอยู่กับเฟือง

แต่ในทางทฤษฎีแล้ว เกียร์หมุนจะหมุนด้วยความเร็วต่ำกว่าที่คาดไว้ เนื่องจากจะมีแรงเสียดทานมากขึ้น โดยเฉพาะถ้าคุณเพิ่มน้ำหนักให้กับเฟือง 5 ฟัน

แทนที่จะใช้เกียร์ คุณสามารถใช้หนังยางแทน ซึ่งเป็นสิ่งที่ฉันใช้สำหรับซูซานขี้เกียจของฉัน และคณิตศาสตร์ได้ผลในทำนองเดียวกันในแง่ของเส้นรอบวงหรือรัศมีแทนที่จะเป็นฟัน

ขั้นตอนที่ 1: วัสดุ

รายการทั่วไป:

1. ภาชนะเปล่าเช่นโอวัลตินและข้าวโอ๊ตที่ฉันใช้ กระป๋องซุปก็ใช้ได้
2. มอเตอร์ จัดอันดับ 12V หรือสูงกว่าสำหรับเครื่องหมุนเหวี่ยง ประมาณ 3-6V สำหรับขี้เกียจ suzan
3. ปืนกาวร้อน
4. เทปพันท่อ - ตัวเลือก
5. Super Glue - ไม่จำเป็น - สวมถุงมือหากใช้
6. สายไฟ, เกียร์, ยางรัด, แท่นหมุน, แบตเตอรี่ ฯลฯ - ฉันจะพูดถึงรายละเอียดเพิ่มเติมในขั้นตอนต่อไปนี้

มอเตอร์ที่ฉันใช้เป็นมอเตอร์ไฟฟ้า 2 ลีดธรรมดาไม่ใช่สเต็ปเปอร์มอเตอร์ ฉันได้รับเครื่องหนึ่ง (พิกัด 12V และ 1200 RPM) จากเครื่องพิมพ์ Canon ที่หยุดทำงาน และอีกเครื่องหนึ่ง (อาจเป็น 3V, <300 RPM) จากเครื่องเล่นดีวีดีที่หยุดทำงาน หากคุณไม่มีมอเตอร์ในมือ มีอีเบย์และไซต์อื่นๆ มากมายในราคา <10 ดอลลาร์ที่น่าจะใช้งานได้

เกียร์และเพลาที่ฉันมีมาจาก "ชุด RC Snap Rover" ที่ฉันแยกส่วน ในความเป็นจริง สิ่งที่คุณต้องมีก็คือล้อที่สามารถหมุนได้อย่างอิสระบนเพลาและวิธีที่จะทำให้มันหมุนเร็วขึ้นหรือช้ากว่ามอเตอร์ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสิ่งที่คุณต้องการให้ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายของคุณเป็น

ขั้นตอนที่ 2: เครื่องหมุนเหวี่ยง

ภาชนะโอวัลตินมีก้นเป็นโลหะ ในการสร้างรูให้ส่วนบนของมอเตอร์ทะลุผ่านได้ ฉันขอแนะนำให้ใช้ค้อนและตะปูแล้ววนเป็นวงกลม แล้วค่อยๆ เจาะวัสดุออก การใช้สว่านหรือเดรเมลก็ใช้ได้เช่นกัน ตรวจสอบให้แน่ใจว่าหัวมอเตอร์พอดีและตั้งฉากกับฐานของกระป๋อง จากนั้นทากาวร้อนกับบริเวณรอบ ๆ หัวมอเตอร์แล้ววางให้เข้าที่ ฉันใช้เทปพันเพื่อรองรับมอเตอร์ในขณะที่กาวแข็งตัว ฉันแนะนำให้ติดสายไฟยาวเข้ากับมอเตอร์ก่อนที่จะติดกาวเข้ากับภาชนะ ฉันเพียงแค่พันลวดที่ปอกแล้วไปรอบ ๆ แกนนำมอเตอร์

เมื่อกาวแข็งตัวแล้ว คุณสามารถเจาะรูสองรูที่ด้านข้างของภาชนะแล้วดึงสายไฟเข้าไป ฉันมีแบตเตอรี่อยู่นอกภาชนะ ฉันจึงสามารถสัมผัสสายที่นำไปสู่แบตเตอรี่ด้วยตนเองเพื่อเปิดเครื่องหมุนเหวี่ยงได้ ควรจะใช้สวิตช์ แต่ฉันไม่มี

จากนั้นฉันก็ติดกาวเฟืองขนาดใหญ่ไว้ที่หัวมอเตอร์ ฉันใช้กระดาษทรายเพื่อหยาบผิวเกียร์ก่อนที่จะทากาว ซึ่งในทางทฤษฎีแล้วควรเพิ่มแรงยึดเหนี่ยว ฉันทำเครื่องหมายบริเวณบนฐานโอวัลตินซึ่งเกียร์ถัดไปควรไป (เช่น จุดที่ฟันของเกียร์ทั้งสองจะประสานกัน) และตอกหมุดตำแหน่งนั้นในตำแหน่งนั้นด้วยตะปู จากนั้นฉันก็วางเพลาผ่านรูนี้เล็กน้อยแล้วติดกาวร้อนเข้าที่ ซึ่งมองเห็นได้ชัดเจนที่สุดในภาพที่ 2 สำหรับขั้นตอนนี้

เฟืองหมุนมีแผ่นกระดาษหนาติดกาวไว้เป็นพิเศษ ฉันตัดดิสก์ออกจากด้านหลังของโน้ตบุ๊ก ดิสก์ที่เป็นกระดาษควรยึดติดได้ดีกว่าพลาสติก แต่มีความแข็งแรงพอที่จะรองรับความเร็วของมอเตอร์ได้ ควรวางรูไว้ตรงกลางจานกระดาษ โดยให้ตรงกับรูในเฟือง ด้วยวิธีนี้ เมื่อวางเกียร์หมุนบนเพลา เพลาจะสิ้นสุดที่จุดเหนือแท่นกระดาษ จากนั้นฉันก็วางลูกปัดกาวร้อนซึ่งมองเห็นได้ในภาพส่วนหัวของหน้าแรกที่ด้านบนของเพลา ซึ่งจะแข็งตัวเหนือแท่นและรับรองว่าจะไม่ลอยขึ้นจากเพลา

ไฟล์ mp4 เป็นวิดีโอของการหมุนเหวี่ยงของฉัน คุณอาจต้องดาวน์โหลดเพื่อดู ไฟล์มีขนาดไม่ใหญ่มาก หลอดที่ฉันใช้เป็นพลาสติกและมีนมอยู่ในนั้น ฉันปิดมันด้วยพลาสติกแรป ฉันไม่แนะนำให้ใช้หลอดแก้ว เนื่องจากอาจมีความเสี่ยงที่หลอดแก้วจะหลุดออกจากดิสก์ขณะหมุน หลอดจะถูกติดเทปไว้บนดิสก์ ฉันใช้แบตเตอรี่ 9V ในวิดีโอ ซึ่งใช้แรงดันไฟฟ้าน้อยกว่าที่มอเตอร์กำหนด หากต้องการเพิ่มระดับแรงดันไฟ คุณสามารถต่อแบตเตอรี่แบบอนุกรมได้

ขั้นตอนที่ 3: ขี้เกียจ Suzan

สำหรับ Lazy Suzan เฟืองในภาพไม่ได้ทำหน้าที่เป็นเฟือง แต่สามารถหมุนรอบแกนได้ ล้อที่ติดอยู่กับเฟืองเป็นฐานสำหรับฉันที่จะวางจานไว้ด้านบน แล้วจึงวางสิ่งของไว้บนจาน

ภาพที่ 2 แสดงเพลาที่จมลงสู่ฐานของภาชนะข้าวโอ๊ตแล้วติดกาวร้อนเข้าที่ มอเตอร์อยู่ในตำแหน่งและติดกาวร้อนในตำแหน่งที่ทำให้แถบยางตึงเมื่อดึงระหว่างเฟืองกับมอเตอร์ (ภาพที่ 1) หากคุณมีล้อที่หมุนบนเพลาเพียงอย่างเดียว ยางรัดสามารถยืดไปรอบๆ ล้อได้โดยตรง โปรดทราบว่าหากล้อมีขนาดใหญ่ ล้อจะหมุนที่ RPM ที่ต่ำกว่ามอเตอร์มาก

ฉันต้องเรียกใช้สิ่งนี้ที่ 6 โวลต์จริง ๆ ซึ่งเป็นแบตเตอรี่ขนาด 1.5V จำนวน 4 ก้อนต่ออนุกรมกัน ภาพที่ 3 สำหรับขั้นตอนนี้แสดงวิธีที่ฉันแนะนำให้ต่อแบตเตอรี่แบบอนุกรม (ถ้าคุณมีแบตเตอรี่เพียง 1.5V) โดยทั่วไปแถบอลูมิเนียมฟอยล์พับเข้าหาตัวเองหลาย ๆ ครั้งแล้ววางลงบนเทปพันสายไฟ จากนั้นเทปจะยึดอะลูมิเนียมให้สัมผัสกับขั้วแบตเตอรี่ + และ - และยึดแบตเตอรี่ไว้ด้วยกัน ดังนั้นเมื่อสิ่งต่างๆ ถูกตั้งค่าเหมือนในรูปที่สี่ คุณพับปลายเทปที่หลวมขึ้นบนแบตเตอรี่และผนึกเข้าด้วยกัน ตรวจสอบให้แน่ใจว่าฟอยล์อลูมิเนียมพับขึ้นอย่างน้อย 10 ครั้ง มิฉะนั้นจะทำให้ร้อนขึ้นในปริมาณที่เกี่ยวข้อง

ฉันสามารถรันมอเตอร์ด้วย 9V บวกตัวต้านทาน แต่ฉันต้องการให้มันง่าย เพิ่งรู้ว่ามีหลายวิธีในการเข้าถึงแรงดันหรือกระแสที่เหมาะสม