3D-tulostettu tuuliruuvi

vesioinas

Active member
Sain magneetit jo tänään, joten ei muuta kuin testiin vaan. Magneetit ovat 25x7mm lieriöitä (N42, remanenssi 1.3T, pitokyky ~12kg) ja ne olivat kelan molemmin puolin roottorilevyissä. Testikelan resistanssi oli 4.3ohm ja käsin pyöräyttämällä arviolta 120rpm vauhdilla kelaan indusoitunut huippujännite oli vähän päälle 7 volttia.
mittaus_2021-09-22.png


Laskut tuottavat hetkelliseksi oikosulkuvirraksi 1.7A ja kuormatehon huipuksi sovitetulla kuormalla ~2.8W per kela. Tarkoitus oli kytkeä neljä kelaa sarjaan ja silloin lähtö olisi helpompi laskea alas esim. 12Vdc sopivalla buck-muuntimella. 60rpm vauhdillakin pitäisi siis olla jo riittävä jännite ulostulossa vaikkakin teho jää pieneksi. Toisaalta turbiinin koon puolestakaan ei voi odottaa enempää. Jos generaattorilla lataa sopivaa akkua niin mitään jännitemuunninta tasasuuntauksen lisäksi ei ehkä tarvita.
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Kuvassa kelajännite neljällä navalla. Vauhtia on n.130rpm. oletettavasti muut 11 kelaa toimivat samalla tavalla kun kaikki on kelattu samaan muotoon samalla työkalulla. Joka kolmas kela on samassa vaiheessa ja neljä kelaa kytketään sarjaan per vaihe. Kahdeksan napaa tasottaisi vähän pyörimistä, mutta en taida laittaa tässä vaiheessa. Yksi magneettipari näyttää olevan vielä eripäin kuin muut. Roottorilevyt pitää vielä suojata hapettumista vastaan ennen lopullista kiinnitystä, joten osat on purettava. Huomenna näyttäisi olevan vielä hyvä puhuri, mutta en ehdi saada kaikkea valmiiksi. Jonkinlainen jalustakin pitäisi vielä tehdä ja generaattori kaipaa myös ympärikoteloinnin sääsuojaksi.

Screenshot 2021-09-23 15.42.40.png
 

vesioinas

Active member
Roottorilevyjen 30mm välys on tehty tällä tulostetulla ABS-vanteella, joka on pienen hienosäädön jälkeen suunnilleen 0.1mm tarkkuudella suora. Magneetit eivät ole mitään hirviömallia ja tuloste kestää tarvittavaa kiinnipuristusta kunhan seinämävahvuudet ovat riittävät. Vanteessa on lisäksi teräsupotuksia vahvikkeina.

IMG_20210924_114712.jpg
 

vesioinas

Active member
Kevyt ja siirreltävä runko on suunnilleen valmis. Kierteet puuttuvat vielä generaattorin kiinnitystä varten. Huomiseksi ei ole luvattu oikein minkäänlaista tuulta, joten taidan vaan valmistella staattorin johdotuksia. Muutenkin testaaminen onnistuu lähinnä viikonloppuisin, joten viivettä voi tulla. Millään myrskytuulellakaan ei ole tarkoitus kokeilla ainakaan heti alkuunsa.
 

vesioinas

Active member
Kiinnitin generaattorin alemman levyn runkoon. Levy paransi vähän rungon jäykkyyttä - materiaali on kevyttä kalusteputkea. Kestää kyllä allekirjoittaneen painon ihan hyvin ja riittää testaamiseen. Jos on tarve tehdä jämäkämpi versio niin tästä saa hyvän pöydän grillin viereen. Keveyden ansiosta liikuttelu on helppoa - lisään ehkä hiekkasäkin painoksi tai sidon rungon maahan kiinni jotenkin sitten kun turbiini on paikoillaan. Seuraavaksi pitäisi viimeistellä staattorin kytkennät.

IMG_20211002_163658.jpg
 

APuuVa

Member
Tuosta saisi hyvinkin jämäkän, jos lisää vinositeet jokaiselle sivulle suorakaiteen mallisten aukkojen kulmasta kulmaan. Eli 2 ripaa per sivu, jos jalat on tukevasti maassa. Kannattaa vakoilla kännykkämastoista mallia.
 

vesioinas

Active member
Kuvan keskellä on akseliin kiinnittyvä 2-osainen ABS-kupu laakerin sääsuojaksi. Vaihdoin väriä kesken tulostuksen niin, että osat ovat toistensa negatiiveja - kupu helpottaa kierrosnopeuden mittaamista optisella mittalaitteella. Jos kaikki toimii ok niin laitan kuormanohjauksen ja pidemmän ajan träkkerin arduinolla. Kuppianturillekin voisi katsoa jonkin paikan.

IMG_20211001_224357.jpg
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Tuosta saisi hyvinkin jämäkän, jos lisää vinositeet jokaiselle sivulle suorakaiteen mallisten aukkojen kulmasta kulmaan. Eli 2 ripaa per sivu, jos jalat on tukevasti maassa. Kannattaa vakoilla kännykkämastoista mallia.
Tarve selviää kunhan näen kuinka pahasti runko vatkaa ja millä tuulennopeudella. Samalla tuli mieleen, että runkotolppia voi jatkaa ylöspäin niin, että turbiinin saa tuettua myös yläpäästä. Sehän on välttämätöntä, jos ruuvia jatkaa joskus ylöspäin vaikkapa toisen metrin verran.
 

vesioinas

Active member
Tässä näppärä apuväline kohtisuorien reikien poraamista helpottamaan. Vesivaneri on 35mm paksua ja reiät piti kohdistaa tarkkaan, koska levyjen välissä on ~12cm rako staattoria ja roottorilevyjä varten. Olen porannut apuvälineellä jo parikymmentä reikää, eikä sovitus ole kulunut väljäksi. Painan leveän osan porattavaan levyyn kiinni niin, että se pitää terän kohtisuorassa koko porauksen ajan. Tämä on 6mm terälle tehty.

IMG_20210919_185838.jpg Screenshot 2021-09-21 20.50.48.png
 

vesioinas

Active member
Kokonaisheittoa on pari milliä tuossa 16cm säteellä, joten ilmaväliä on oltava ainakin sen verran molemmin puolin. Staattorin kelamoduleita olisi voinut työstää vielä, mutta en ala tekemään uusiksi enää tässä vaiheessa kun hartsit ja epoksit on jo valettu. Kasattu staattorirengas on puristettu nippuun vanerilevyjen väliin holkeilla, jotka pitavät sen hyvin paikoillaan ja tasaisena levynä. Holkkeja on kaksi per kela eli 24kpl yhteensä. Yleensä hyvin suunniteltu 3D-tuloste kestää varsin hyvin puristusta - veto/taivutus pystyakselin suuntaan on taasen heikoin lenkki kun pursotekerroksien bondaus ei ole mitenkään täydellinen.

Tässä on hyvä esimerkki epoksilla vahvistetun 3D-tulosteen käytöstä metalliprässissä
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Tässä pari muuta uutta juttua kuluneen vuoden ajalta.

Rakentelin 3020-jyrsimelle koteloinnin mdf-levystä. Levyjen ulkoreunoihin on jyrsitty viisteet Hilda-käsiporalla, jolle piirsin ja tulostin tuon ekassa kuvassa näkyvän valkoisen adapterin ABS-filamentista. Adapterin reiät helpottavat terän seuraamista. Todella yksinkertainen, mutta näppärä apuväline.

Jyrsimen ohjain on tehty Arduino Unolla, jyrsinmoottori on ilmajäähdytteinen 500W DC, istukka on ER11 ja lastujen poisto/jäähdytys tapahtuu puhalluksella. Spindlen ohjaus on optoerottimella ja se on muutenkin galvaanisesti erotettu kaikesta muusta ohjainelektroniikasta ja erityisesti jyrsimen rungosta. Stepperit saavat virtaa 200W hakkurilta ja Arduino PC:ltä USB-kaapelin kautta. Stepperiohjaimet ovat TB6600 4A ja niissä on myös optoisolaattorit ohjainsignaaleille. Ko. ohjaintyypissä on sisäänrakennettu lämpösuojaus, mutta se toimii huonosti kun vikatilasta ei lähde mitään signaalia ja ohjain lakkaa vaan toimimasta eli tyypillisesti yksi akseli lakkaa ensin liikkumasta, jolloin työkappale menee heti pilalle. Pieni puhallin ei riittänyt ja siksi lisäsin ohjainten väliin lämpötila-anturin ennakoivaksi suojaukseksi - arduino nostaa terän ylös ja pausettaa työstön, jos lämpötila nousee liikaa. Kun lämpötila on laskenut takaisin riittävän alas niin spindle käynnistyy uudelleen, terä laskeutuu ja työstö jatkuu siitä g-koodista mihin jäätiin. Laitoin myös pause-kytkimen, jos työstö pitää keskeyttää hetkeksi jostakin syystä. Se toimii samalla tavalla lämpösuojauksen kanssa. Laatikon takaosaan mahtuu sopivasti etäohjattava NC200 web-kamera, joten luukkua ei tarvitse availla jatkuvasti. Päällä on myös ikkuna tarkkailua varten.

En ollut oikein tyytyväinen jyrsimen z-akselin toimintaan - siinä oli selvää heittoa, joka on ko. jyrsinrakenteen ongelma yleensä. Toiminta parantui selvästi alumiinisilla lisätuilla ja x-akselin suuntaisella lineaarijohteella, jonka kelkka on lukittu spindleen. Kelkka siis kannattelee spindleä. Y-akselin liikerata kärsi hieman, mutta se ei ole haitannut mitään tähän mennessä. Paranneltu rakenne näkyy viimeisessä kuvassa alla. Valkoiset osat ovat jäykkää polykarbonaattia ja musta alumiiniprofiili on makerbeam.

Vanhasta ruostuneesta mikrosta irrotin muuntajan ja tein siitä pistehitsin, jolla olen tehnyt akkupaketteja mm. roboleikkuriin, joka valmistui niinikään tänä kesänä. Pistehitsi toimii polkimella ja napeista saa säädettyä virran ja keston.

Huom. vaikka netistä voi tilata helposti kaikenlaista niin samantyyppiset rakentelut vain omalla vastuulla - en suosittele kokeilemaan ellei tiedä tarkkaan mitä on tekemässä.

IMG_20211003_201241.jpg Screenshot 2021-10-03 20.37.13.png Screenshot 2021-10-03 20.39.30.png Screenshot 2021-10-03 20.40.39.png Screenshot 2021-10-03 20.49.10.png Screenshot 2021-10-03 20.49.59.png Screenshot 2021-10-03 21.08.57.png Screenshot 2021-10-03 21.09.26.png Screenshot 2021-10-03 21.11.59.png Screenshot 2021-10-03 21.46.43.png
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Sain kelojen kytkennät valmisteltua - tulostetuissa kelamoduleissa on kaapelikanavat ja ulkokehä antaa jonkinlaista suojaa. Suunnat pitää vielä varmistaa pariin kertaan ennen juotoksia. Jos jonkin kelan joutuu joskus vaihtamaan niin siinä ei ole mitään kamalan isoa remonttia - palapelin palaset saa irti toisistaan parikymmentä mutteria avaamalla.

Kytkentä on tähti ja tasasuuntaussilta onnistunee SR560 schotttky-diodeilla. Yhden vaiheen induktanssi on 29mH ja resistanssi 15ohm. Lähtöjännite ja -impedanssi riippuu kytkennästä. Jätän vaiheet kellumaan niin, että voin vähän vertailla. Tulevaksi viikonlopuksi on luvattu poutaa ja aika kevyttä 5m/s (puuska 10m/s) tuulta. Se ehkä riittää pieneen pyörittelyyn.

Ajattelin kokeilla myös kuvassa näkyvää ABS-hattua sääsuojaksi - turbiinin yläpäätä ei ole tarkoitus sulkea vaan sinne jää muutaman sentin rako. Hatun paino on 190g, infill 10% ja se on kasattu niin ikään palapelinä neljästä osasta. Kiinnitys turbiinin yläpään M6-kierteeseen. Profiili on matala ja tuulikuorma on oletuksena pieni.

Screenshot 2021-10-06 19.01.31.png Screenshot 2021-10-05 23.51.45.png Screenshot 2021-10-07 00.03.36.png
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Porasin läpiviennit lähdöille. Vedonpoisto ja kiinnitys kuumaliimalla. Vaiheet ovat yhä irti toisistaan niin, että voin vertailla eri kytkentöjä.

Screenshot 2021-10-07 23.44.08.png
 

vesioinas

Active member
Sain laitoksen kasattua - vähän työläs homma pitkällä akselilla. Huomenna iltapäivällä pitäisi olla jonkin verran tuulta. Laitan kiviä tai hiekkaa testipenkin alaosaan painoksi niin ei mene ihan heti nurin.

Screenshot 2021-10-10 14.09.08.png
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Aurinko paistaa risukasaan, mutta ei vaan tuule yhtään. Ennusteetkin ovat pielessä - ilmatieteenlaitoksen lähipäivät ja 10vrk näyttävät aivan eri ennusteita.

Tulostin vielä akselin alaosaan turbiinille pari lisäkerrosta ABS-filamentista. Onnistui hyvin ja vaikuttaa tukevalta - liimasin kerrokset lopuksi yhteen asetonilla. Jotakin tuulta on luvassa viikonlopun aikana, mutta vesisateessa ei kyllä huvita testailla.
 

korsteeni

Active member
Sain laitoksen kasattua - vähän työläs homma pitkällä akselilla. Huomenna iltapäivällä pitäisi olla jonkin verran tuulta. Laitan kiviä tai hiekkaa testipenkin alaosaan painoksi niin ei mene ihan heti nurin.

Näytä liitetiedosto 8395
tällainen roottori on helppo tukea akselin päästä esmes ohuilla vaijereilla, haruksilla, ne ei vaikuta toimintaan ollenkaan eikä varmasti lähde tuulen mukaan myrskylläkään, no tietysti jos hifistellään niin laakerin vierintä vastus miinuspuolena
 
Ylös