Проектная работа с использованием вторичного сырья

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ АМУРСКОЙ ОБЛАСТИ
АМУРСКАЯ ОБЛАСТЬ
ТАМБОВСКИЙ ОКРУГ
МОУ САДОВСКАЯ СОШ

СОЗДАНИЕ РАДИОУПРАВЛЯЕМЫХ АВТОМОДЕЛЕЙ   С ИСПОЛЬЗОВАНИЕ  ВТОРИЧНОГО СЫРЬЯ

ВЫПОЛНИЛ: Бухановский Богдан, учащихся 9 класса МОУ Садовская СОШ Тамбовского округа

РУКОВОДИТЕЛЬ: ПОЙДА Т. Е., руководитель центра естественно-научного и технологического направления «Точки роста»

2023 г.

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ.. 2

ГЛАВА 1.ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР. 3

ШАССИ.. 3

ТИП ШАССИ.. 4

ТРАНСМИССИЯ.. 4

СЕРВОПРИВОДЫ... 4

ПОДВЕСКА.. 4

СИЛОВАЯ УСТАНОВКА.. 5

ШИНЫ (КОЛЁСА) 6

КУЗОВ.. 6

АППАРАТУРА РАДИОУПРАВЛЕНИЯ.. 6

ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ.. 7

ГЛАВА 2.  МЕТОДИКА  И ВЫПОЛНЕНИЕ ПРОЕКТА.. 8

СОЗДАНИЕ РС МОДЕЛИ ВАЗ -2106. 8

Комплектация Р/У самодельной    машинки. 9

Характеристики самосборной  автомашинки  на радиоуправлении. 9

Заключение. 10

Литература. 10

ВВЕДЕНИЕ

Одной из глобальных проблем нашей цивилизации является загрязнение, разрушение природной среды,   что приводит к кардинальным изменениям во многих областях человеческой деятельности.

Одной из причин экологического кризиса является неумеренное потребление "цивилизованного" человека. Важнейшим направлением экологизации современного общества – экологизация потребления, означающая разумное сокращение потребления, распространение норм экологически правильного потребления. Снизить объем потребления можно путем продления срока пользования изделиями, достижения оптимального соотношения затрат на производство вещи и срока ее пользования, отказа от вещей одноразового пользования (там, где это разумно и обосновано), оказание предпочтения доброкачественным вещам длительного пользования.

Например, некоторые проблемы экологизации потребления можно решить путем вторичного использования сырья, который является сегодня самым популярным способом решения проблемы загрязнения окружающей среды.

 Своим проектом я попытаюсь доказать, что старые  вещи могут продолжить свое служение  человеку в новом качестве.

Вещи, не подверженные естественным процессам разложения в природе,  наносят вред окружающей среде. Одним из решений этой проблемы может быть вторичное использование сырья для изготовления изделий потребительских нужд, которые послужат людям еще много времени и принесут пользу.

Таким образом, я решил из вторичного сырья сделать радиоуправляемую машину.

 Цель: сделать радиоуправляемую машину  с пультом управления из вторичного сырья.

Задачи:

1.     Сбор вторичного сырья во время экологических акций.

2.     Отбор деталей, пригодных для вторичного использования  для автомоделирования.

3.      Внесение в модель новых нестандартных моментов, которые могут быть реализованы за счет использования новых материалов и конструкторских решений.

4.     Изготовление изделия из  вторичных материалов.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

Радиоуправляемая автомодель — это модель автомобиля с радиоуправлением. Модели делятся по типу двигателя на две группы: с приводом от электродвигателя и с приводом от двигателя внутреннего сгорания и по типу применения: хобби или спорт.

Любой моделист должен представлять, как устроена его модель. Это просто необходимо, так как её периодически потребуется обслуживать, настраивать и ремонтировать.   Составные части автомодели:

Шасси

Подвеска

Силовая установка

Источник энергии

Трансмиссия

Сервоприводы

Колёса

Кузов

Аппаратура радиоуправления

ШАССИ

Шасси - основа любой радиоуправляемой автомодели. Как правило, это металлическая или пластиковая пластина, к которой крепятся все остальные элементы. Шасси в виде металлической пластины используется на моделях багги и трагги, пластиковые и карбоновые - на шоссейных моделях. Модели монстров и краулеров обычно обладают самым сложным шасси в виде одной или нескольких деталей замысловатой формы. Часто под словом "шасси" также понимают шасси модели в сборе с подвеской и трансмиссией. Шасси — основная несущая конструкция автомодели. Изначально многие модели собираются на шасси типа «ванна» из АБС-пластика. Такое шасси внешне действительно похоже на низкую ванну, его высокие края по бокам сделаны для увеличения жесткости. Помимо формы «ванна», для шоссейно-кольцевых и дрифтовых автомоделей часто используют шасси, построенные по типу «дек», где шасси по сути представляет собой ровную плоскую платформу. Плюсы данной конструкции — уменьшение веса, изменение аэродинамики и использование других более легких и прочных материалов.

При неправильной развесовке модель может уводить в сторону на старте, в прыжке с трамплина она не сможет лететь ровно и удачно приземлиться. В этом плане шасси различаются размещением самых тяжёлых деталей — аккумуляторных батарей, топливного бака, двигателя. Самая распространённая конструкция электромоделей — батарея на одной половине шасси, мотор, сервомашинка и электроника на другой [1].

ТИП ШАССИ

Шасси – основа модели. На нем крепятся все важные элементы – двигатель, электроника и т.д. Разные типы шасси служат разным целям и разрабатываются основываясь на области применения.

Формула-1 – предназначено для развития высоких скоростей и гонок по абсолютно ровной поверхности. Привод – задний (2WD), хотя есть модели и с полным приводом (4WD).

Багги – для гонок по бездорожью (песок, глина, гравий, грязь), могут прыгать с трамплинов. Привод – полный (4WD) или задний (2WD).

Траки – похожи по конструкции на багги, но имеют больший дорожный просвет и колеса побольше. Привод – полный (4WD) или задний (2WD).

Монстры – имеют огромные колеса и способны преодолевать любые препятствия и ездить по любой поверхности. Большой ход подвески позволяет прыгать с высоких трамплинов и выделывать все что угодно. Привод – полный (4WD) или задний (2WD).

Шоссейные модели – способны ездить по ровной поверхности и обладают высокой скоростью и хорошей управляемостью. Привод – полный (4WD), реже задний (2WD) [2].

ТРАНСМИССИЯ

Трансмиссия передает крутящий момент от двигателя к колесам. Для передачи крутящего момента используются зубчатые колёса, карданы и ремни. Большинство моделей имеют полный привод на четыре колеса (4WD), хотя немалое распространение имеют также заднеприводные модели (2WD). Между колесами на одной оси устанавливаются дифференциалы, а часто также межосевой дифференциал.

СЕРВОПРИВОДЫ

Для поворота колёс при рулении, а также для управления газом и тормозом на моделях с ДВС используются сервоприводы (в простонародье - "сервы", по-английски "servo"). Сервы - это небольшие коробочки с электромотором и редуктором, которые могут поворачивать свой выходной вал на заданный угол и удерживать его в этом положении [3].

ПОДВЕСКА

Подвеска модели обеспечивает плавный ход автомобиля при прохождении неровностей, постоянный контакт колёс с дорогой для улучшения управляемости, а для внедорожных моделей также принимает на себя удар при приземлении после прыжков. В подвеске большинства моделей используются маслонаполненные амортизаторы, установленные вертикально по одному на каждое колесо. В простых моделях могут использоваться фрикционные амортизаторы. У некоторых монстров устанавливается по два амортизатора на каждое колесо. В простейших моделях устанавливаются фрикционные амортизаторы, где сопротивление сжатию создается за счёт трения штока о стенки корпуса амортизатора. Но в любой хорошей модели амортизаторы масляные, имеют различные регулировки. Различные производители предлагают огромный ассортимент различных силиконовых масел — от самых «жидких» (soft) (создающих минимальное сопротивление движению штока и поршня амортизатора), до самых «густых» (hard) (создающих максимальное сопротивление). Сопротивление определяется вязкостью масла и диаметром и количеством отверстий в поршне. Иногда устанавливают стабилизаторы поперечной устойчивости — специальные устройства, предназначенные для уменьшения крена корпуса модели и шасси относительно колёсных осей.

Слиппер (от англ. Slipper) — аналог сцепления, защищает приводные шестерни от знакопеременных нагрузок при прыжках и езде по неровной поверхности с пробуксовкой колес.

СИЛОВАЯ УСТАНОВКА

Роль силовой установки модели  может выполнять электромотор или двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Силовая установка электрической модели состоит из мотора и регулятора скорости. Если с назначением мотора обычно вопросов не возникает, то функция регулятора скорости не всегда сразу понятна. Если быть кратким, то регулятор является промежуточным звеном между аккумулятором и мотором, обеспечивая нужное напряжение на контактах мотора, чтобы он вращался с необходимой скоростью. Электромоторы можно разделить на два вида: коллекторные и бесколлекторные. Коллекторный двигатель в автомоделизме можно считать несколько устаревшим, но силовые установки на его основе значительно дешевле и используются достаточно часто. Недостатком такого вида моторов является наличие щеток, которые довольно быстро изнашиваются и двигатели требуют постоянного обслуживания (или замены) при интенсивной эксплуатации. Бесколлекторные (brushless) моторы более дорогие, мощные и практически не нуждаются в обслуживании. Главным внешним отличием бесколлекторного мотора от коллекторного является наличие у него трёх проводов вместо двух. Источник энергии - химическое топливо- электрические аккумуляторы.

Модели с ДВС зачастую оснащаются коробкой передач с двумя или тремя ступенями. Переключение передач происходит автоматически. Сцепление центробежное, срабатывает автоматически, то есть трогание происходит на определённых оборотах двигателя. Немногие модели не имеют заднего хода изначально, но их можно модернизировать, установив модуль реверса, управляемый с передатчика отдельным каналом.

В электрических моделях двигатель не только разгоняет, но и тормозит модель. Тормоза моделей с ДВС устроены по сходному принципу с тормозами настоящих автомобилей. Тут уже есть хотя бы один тормозной диск. На более сложных моделях уже 2 диска, есть возможность настраивать распределение тормозного усилия по осям, тормозные колодки делают из феродо. Электромоторы классифицируются по длине проволоки, намотанной внутри (по числу витков) – 10 витков, 11 витков, 16 витков, 24 витка и т.д. Чем меньше число витков тем «быстрее» двигатель.

ШИНЫ (КОЛЁСА)

В отличие от колёс настоящего автомобиля, колёса автомоделей не накачиваются воздухом, его роль выполняют мягкие внутренние вставки. При выборе колёс для спортивной автомодели нужно руководствоваться только их характеристиками, а никак не внешним видом. Красивые колёса со хромированными спицами и мощным протектором могут себе позволить только монстры и модели для дрифта. Модели же, предназначенные для гонок, довольствуются сплошными дисками без спиц и шинами со специальным мелким протектором.

КУЗОВ

Кузов подавляющего большинства автомоделей изготавливается из лексана - тонкого, прочного и гибкого листа прозрачного пластика. Такой кузов очень лёгкий и отлично защищает модель при столкновениях и переворотах. Покраска кузова из лексана производится специальными красками изнутри. Устанавливается лексановый кузов на специальные стойки и закрепляется клипсами. В отличие от настоящего автомобиля, такой кузов не является неотъемлемой частью модели и может быть легко заменён на другой. При интенсивной эксплуатации модель за свою жизнь может сменить несколько кузовов, постепенно приходящих в негодность.

АППАРАТУРА РАДИОУПРАВЛЕНИЯ

И, наконец, модель становится радиоуправляемой только тогда, когда на ней установлена аппаратура радиоуправления или просто "аппаратура". Аппаратура состоит из двух частей - передатчика и приёмника. Для управления автомоделями, как правило, используется передатчик пистолетного типа, курок которого управляет ускорением и тормозом, а рулевое колесо - поворотом модели. На рынке присутствует огромный выбор самой различной аппаратуры стоимостью от пары десятков до нескольких сотен долларов. Последнее время практически вся новая аппаратура работает на частоте 2.4 ГГц, при этом одновременно в одном месте может запускаться много моделей, не создавая друг другу помех. Электронный регулятор хода, он управляет оборотами двигателя, к нему подключается ходовой аккумулятор через стандартный разъём. Кроме того, регулятор понижает напряжение аккумулятора со стандартных 7.2 В до 6 В и питает этим током приёмник радиосигнала. Приемник, в свою очередь, посылает управляющие сигналы на регулятор и на сервомашинку, ответственную за поворот колёс.  Еще есть  выключатель питания.

ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ

Электрические автомодели работают от аккумуляторов (не от батареек, как игрушки). Наиболее часто используемые типы аккумуляторов - NiMH и LiPo. Напряжение, от которого работает автомодель бывает обычно от 7.4 до 22.2 вольт. При выборе аккумулятора следует учитывать характеристики регулятора скорости, установленного на модели, от него будет зависеть тип аккумулятора и его напряжение. Электродвигатели   обычно работают от аккумуляторных батарей 7.2 V и выше. Батареи спаяны из элементов по 1.2 V. Продают и отдельные элементы для спайки и уже готовые батареи. Аккумуляторы практически никогда не идут в комплекте с автомоделью и их нужно покупать отдельно. Одними из лучших по соотношению цена-качество являются недорогие китайские аккумуляторы Turnigy[3] .  

ГЛАВА 2.  МЕТОДИКА  И ВЫПОЛНЕНИЕ ПРОЕКТА

СОЗДАНИЕ  РС  МОДЕЛИ ВАЗ- 2106

Для создания модели из собранных во время экологической акции деталей и сломанных ради0управляемых игрушек  мне потребовалось:

1)       Рама от BMW x6

2)      4 колеса от Ferrari

3)      Пластик для изготовления кузова

4)      Прозрачный пластик от коробок для игрушек

Модель состоит из рамы и кузова. На раме компонируются:

 электродвигатель, постоянного тока с постоянными магнитами, который собственно и предназначен для приведения модели в движение;

токосъемник, служит для снятия напряжения от шины трассы, также для удержания модели на «дорожке»;

 задний мост состоит из опор с подшипниками скольжения или качения, оси, колес и ведомой шестерни;

зубчатая передача, очень редко ременная служит для передачи крутящего момента от двигателя к оси.

Кузов устанавливается на раму и служит для придании модели сходства с реальным прототипов и для лучших аэродинамических свойств модели.

 Раму для создания модели можно сделать самому, но я взял готовую от сломанной модели BMW х6. Длина шасси 15,5 см, а ширина 7,5 см.

 У данной  рамы не было колес, поэтому я взял 3 колеса от Ferrari,  диаметром равным 2,7 мм. Т. к одно колесо было повреждено, я взял похожее колесо от другой сломанной модели. Т. к я не подобрал покрышки для этих дисков, то я решил, что эта машина будет для дрифта. Дрифт- это техника прохождения поворотов и вид автоспорта, характеризующийся использованием управляемого заноса на максимально возможных для удержания на трассе скорости и угла к траектории.

Поставив колеса, я начал  изготавливать корпус. Для этого на листе бумаги формата А4 начертил  макет моей модели, после этого сделал перенос деталей модели на пластик. Для корпуса я взял пластик от неработающего холодильника, от ящика для хранения овощей.

Нарезку деталей корпуса я произвел, используя канцелярский нож и ножовку по металлу. Особые трудности возникли при вырезании дверей автомобиля. К шасси прикрепил моторчик и радиоблок. Смонтировал антенну. Наладил работу мотора. После того, как все начало исправно функционировать, зафиксировал прочный корпус мини-машинки на шасси.  А потом   декорировал созданную модель по своему усмотрению

Для соединения деталей в корпус модели использовал клей- пистолет и 101 клей. Окна модели были вырезаны из прозрачного лексана, прозрачного  пластика (LEXAN (Лексан), взятого от выброшенной  коробки-упаковки   от игрушек.

 Электроника моей машины состоит из платы, взятой из разбитой машинки.

Приёмная часть собрана на базе микросхемы RX-2B. Схемы включения стандартны для большинства радиоуправляемых моделей 27 МГц, малого радиуса действия. Транзисторы С945 коммутируют два моторчика — основной, что находится в задней части авто, и вспомогательный, ответственный за поворот передних колёс.

Фары сделаны из бескорпусных светодиодов, светодиоды вклеены в чашки фар, чашки изнутри покрашены серебряной краской. Фары подключены напрямую к аккумулятору, через общий тумблер включения модели. Фары сделаны из   светодиодов, хотя лампочки – это, конечно, более реалистично, но расход энергии увеличивается почти на 100 мА, поэтому для экономии взял просто   светодиоды.   Фары спереди засвечиваются, когда машина едет вперёд. При заднем ходе они сразу гаснут.

Сама микросхема-передатчик формата DIP,   поэтому пульт очень компактный и лёгкий. К нему спереди прикручена   антенна. Длинна в разложенном виде — около 10 см. Если водитель стоит недалеко, это достаточно, но при дальности свыше 5 м  необходимо добавить антенну.

КОМПЛЕКТАЦИЯ Р/У САМОДЕЛЬНОЙ    МАШИНКИ

Машина — гоночный автомобиль

Пульт дистанционного управления

Четыре аккумулятора 1,2 В 600 мА/ч

Зарядное устройство 4,8 В 250 мА

ХАРАКТЕРИСТИКИ САМОСБОРНОЙ  АВТОМАШИНКИ  НА РАДИОУПРАВЛЕНИИ

Питание машинки — 4 шт. 1,2 В никель-кадмиевые аккумуляторы

Питание пульта — 3 пальчиковые батарейки АА

Время заряда — 5 часов

Время работы — полчаса

Частота радиоканала — 27 МГц

Дальность действия радиоканала — 10 метров

Перед покраской наносим аэрозольную акриловую грунтовку. После высыхания грунтовки слегка зашкуриваем мелкой шкуркой. Теперь наносим краску. Краска «Мобихел-акрил», для покраски деталей автомобиля из пластика, бампера и прочих деталей, которые гнутся при эксплуатации.

9 декабря 2022 г. в Общественно-культурном центре Благовещенска губернатор Амурской области В.А. Орлов выступил с докладом «О результатах деятельности Правительства Амурской области».

А перед этим пообщался на выставке-демонстрации с делегацией нашей школы.  Нами были представлена работа магнитного датчика цифровой лаборатория, тренажёрный полигон для отработки навыков полета дронов и действующая автомодель, собранная из мусора.

Каждый может сделать своими руками из ненужных вещей нужные и полезные! Ведь, давая новую жизнь старым вещам, мы уменьшаем количество бытовых отходов.

В 2023 году я приступил к работе над новой моделью. Я занялся сбором машины на шасси типа Монстры – с огромными колесами,  способную  преодолевать любые препятствия и ездить по любой поверхности. Большой ход подвески позволяет прыгать с высоких трамплинов и выделывать все что угодно. Привод – полный (4WD) или задний (2WD).

 К шасси я сделал ящичек из пластика от старого холодильника для размещения двух батарей, один аккумулятор содержит четыре соединенные батарейки. Это увеличило мощность двигателя. Корпус для данной модели взял от старой машины Cadilac.  

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Собранные модели работают и пользуются большим спросом у младших школьников. Таким образом, из пяти ненужных вещей получились две, но выполняющие такие же функции, что купленная радиоуправляемая модель.

Если хотя бы половина жителей Земли отнесется к   отходам, как к вторичному  сырью, экологическая ситуация изменится в лучшую сторону. 

Свою модель ВАЗ-2106 я демонстрировал 9 декабря 2022 г. в Общественно-культурном центре Благовещенска для губернатора Амурской области В.А. Орлова и участников совещания.

ЛИТЕРАТУРА

1.    https://rusrappers.ru/kak-samomu-sdelat-radioupravlyaemuyu-model

2.    https://podrazbor.ru/

3.    https://gevis.ru/kak-sdelat-mashinku-na-radioupravlenii-doma/