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 рассказ, конечно, не о мощных самосвалах. Совмещение мотора и колеса в одном узле используется иногда и в механических моделях и игрушках. Рассмотрите четыре таких конструкции. Саму модель можно сделать какую угодно, например автомобиль-пикап. Вырезать соответствующие развертки из плотной бумаги, картона или жести труда не составит.

У модели, показанной на рисунке 116, а, 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, имеющиеся 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 резиновых нитей двигателя и согнется. Размеры рамы на рисунке 116 не даны - они зависят от высоты и диаметра банок. Но все же советуем сделать ширину рамы на 15 - 20 мм больше высоты банки, а длину - примерно в четыре раза больше ее диаметра.

Рис. 116. Четыре конструкции мотор-колеса: 1 - кузов модели; 2 - колесо; 3 - рама; 4 - резиновый двигатель; 5 - скоба

Внутри каждой банки устанавливают по два резиновых двигателя. Каждый из них изготовляют из 6 витков авиамодельной резины, намотанной на круглой болванке. Диаметр болванки подберите так, чтобы длина петли и резинового жгута, снятая с нее, в слегка растянутом состоянии была на 5 мм меньше половины высоты 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.

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 116, б показан мотор-колесо, в котором ось вращается совместно с банкой. У одного края оси перпендикулярно ей припаяно коромысло с петлями на концах. У другого конца оси расположена втулка, через которую пропущен шток с дебалансом (рис. 116, б, слева). Но на практике шток придется сделать из двух половин, каждая из которых входит во втулку (рис. 116, б, справа). Втулка должна свободно вращаться на оси, а чтобы она не съезжала от натяжения резиновых лент, 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 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 116, в, отличается от предыдущей конструкции 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. 116, г) отличается от предыдущей не только своим 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, он может кататься и самостоятельно - это уже само по себе любопытно.

Внимательно разберитесь с устройством двигателя. С помощью двух болтов к корпусу крепятся две втулки. На них посажены шарикоподшипники. На подшипники надеты резиновые ободы, на которых держится концами металлическая трубка. В середине трубки перпендикулярно ей просверлено отверстие, в которое пропущен шток с дебалансом на конце. Два 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 так же - мотор-колесо закручивается рукой в направлении, противоположном вращению колеса.