Quạt bàn đảo chiều kiểu cổ điển - Phiên bản Redux

Tổng quan

Đây là một chiếc quạt bàn mini kiểu dáng cổ điển có cơ chế quay đảo chiều hoạt động được. Thiết kế này là một bản làm lại hoàn toàn từ mẫu quạt đảo chiều cũ của tôi.

Nó sử dụng động cơ chổi than loại 130 phổ biến và tích hợp pin 18650 ở đế để hoạt động hoàn toàn di động. So với thiết kế cũ, phiên bản mới có những thay đổi đáng kể về cấu trúc bên trong, giúp hoạt động êm ái hơn và dễ lắp ráp hơn.

Link file Fusion 360: https://a360.co/3g4nEfN

Thay đổi

• Tất cả các ốc vít được chuẩn hóa thành bu lông M3x10 và đai ốc khóa.
• Đế được thiết kế lại để phù hợp với các bộ giữ pin 18650 tiêu chuẩn, thay vì yêu cầu pin dạng túi lithium. Pin dự kiến sẽ sử dụng được lâu hơn đáng kể.
• Bánh răng trục chính giờ đây là bánh răng trong với đường kính lớn hơn nhiều, có các nan cong để giảm truyền tiếng ồn. Bánh răng nhỏ của động cơ có một rãnh cắt nhỏ để đạt hiệu quả tương tự.
• Bánh răng truyền động động cơ/trục giờ có răng lớn hơn, yêu cầu độ chính xác về khe hở ít hơn.
• Giá đỡ động cơ được thiết kế lại để cho phép điều chỉnh khe hở bánh răng. Các điểm gắn đã được làm mỏng đi để giảm tiếng ồn, với biến thể dành riêng cho TPU có sẵn để giảm tiếng ồn hơn nữa.
• Cụm cánh quạt được thiết kế lại với các cánh quạt có thể điều chỉnh riêng lẻ. Cánh quạt rộng hơn và có độ cong lớn hơn, giảm tiếng ồn và di chuyển nhiều không khí hơn. Nhìn bề ngoài cũng đẹp hơn nhiều.
• Vỏ trước được kéo dài về phía sau, với giá đỡ động cơ gắn trực tiếp vào đó thay vì kẹp giữa các vỏ trước/sau. Cho phép mở vỏ mà không làm rơi giá đỡ động cơ.
• Các bu lông vỏ sau giờ đây lộ ra bên ngoài vỏ, thay vì giấu bên trong, giúp việc lắp ráp vỏ dễ dàng hơn nhiều.
• Thêm một rãnh cắt đàn hồi ở dưới cùng của bộ phận vòng/tay cầm để giảm tiếng ồn truyền xuống đế.

Filament đề xuất

• PLA/PETG/ABS tiêu chuẩn cho các bộ phận thân chính và hộp số dao động
  • Lưu ý quan trọng: Một số loại filament có ma sát cao hơn những loại khác, chẳng hạn như Prusament Galaxy Silver mà tôi đã sử dụng cho các bộ phận bên ngoài. Trong trường hợp này, bạn nên in tất cả các bộ phận bên trong bộ phận dao động bằng filament có độ trơn cao hơn.
• TPU được khuyến nghị mạnh mẽ cho một số bộ phận để giảm tiếng ồn. Bao gồm bánh răng chính và bánh răng nhỏ của động cơ cũng như giá đỡ động cơ. Tùy chọn, trục giữa, trục trước và vít dao động cũng có thể được làm bằng TPU để giảm tiếng rầm rầm.
  • Các biến thể dành riêng cho TPU của trục trước và giá đỡ động cơ được cung cấp trong các tệp.

Các bộ phận

• Động cơ hobby kích thước 130. Cố gắng tìm động cơ RPM thấp được đánh giá cho điện áp cao hơn (6V/12V). Loại 1.5/3V thông thường quay quá nhanh với mô-men xoắn quá thấp để hoạt động tốt với thiết kế này, và có thể bị quá nhiệt và cháy.
  • Để có tùy chọn chất lượng tốt, Mabuchi FK-130SH có chổi than carbon và được đánh giá 7200RPM@12V. Nó chạy êm hơn các động cơ hobby thông thường.
• Vòng bi 608 (x2)
• Pin 18650 và bộ giữ pin
• Công tắc bật/tắt mini có đường kính ren 6mm/0.25 inch
• Bo mạch sạc TP4056
  • Rất nên có bộ tản nhiệt nhỏ - các bo mạch sạc giá rẻ này trở nên cực kỳ nóng trong một số trường hợp nhất định
• Bộ chuyển đổi tăng áp có thể điều chỉnh (2-24V) - rất nên có để tinh chỉnh tốc độ động cơ tốt hơn. Nếu động cơ của bạn chạy ở tốc độ phù hợp ở điện áp pin bình thường, cái này không cần thiết.
• Đai ốc khóa M3 (x25)
• Bu lông đầu nút M3x10mm (x32)
• Ốc đệm nylon 35mm (x3)
  • Ốc đệm in cũng có thể được sử dụng
• Chân đế cao su hoặc nỉ mini (x3)
• Keo nóng, dây điện, v.v.

Khuyến nghị in

• In riêng tất cả các bộ phận TPU, đặc biệt là các bộ phận trục quay và bánh răng, để giảm thiểu tình trạng dây thừa.
• Tùy thuộc vào bề mặt bàn in của bạn, cánh tay dao động và tay cầm có thể sẽ cần một tấm brim để giữ chúng bám dính.
• Khe hở bộ phận đã được tối ưu hóa cho máy in của tôi và có thể cần điều chỉnh.
• Để có bề mặt hoàn thiện sạch nhất, tôi đã sử dụng lớp in 0.1mm. Bất kỳ thứ gì từ 0.05-0.2mm đều ổn cho thiết kế này.

Hướng dẫn lắp ráp

Việc lắp ráp này có khá nhiều bộ phận chuyển động, nhưng quá trình lắp ráp sẽ tương đối đơn giản. Tất cả các bu lông đều có cùng độ dài, vì vậy không cần lo lắng về việc cái nào đi vào đâu.

Lưu ý nhỏ: các hình ảnh bên dưới có thể có một số phiên bản cũ hơn của các bộ phận, vì vậy đừng lo lắng nếu chúng trông khác. Quá trình lắp ráp sẽ giống nhau.

Chúng ta hãy bắt đầu với việc đấu dây:

Hàn bộ giữ pin vào các cực pin tương ứng trên bo mạch sạc. Hàn công tắc vào đầu ra dương của mô-đun sạc. Hàn đầu vào âm của bộ chuyển đổi tăng áp vào đầu ra âm của bo mạch sạc, và hàn đầu vào dương của bộ chuyển đổi tăng áp vào mặt còn lại của công tắc. Nếu không sử dụng bộ chuyển đổi tăng áp, chỉ cần để hai đoạn dây dài. Tại thời điểm này, công tắc có thể được vặn vào đế, nhưng không hàn động cơ vào các đầu dây - chúng cần phải đi qua vỏ và đế trước. Luồn dây qua chúng như hình:

Sau khi luồn dây qua đế và vỏ, động cơ có thể được hàn vào đầu kia. Để dễ dàng nhìn thấy hướng động cơ quay, hãy lắp bánh răng nhỏ của động cơ vào trục động cơ trước khi hàn động cơ. Khi nhìn từ phía trục, nó sẽ quay theo chiều kim đồng hồ.

Bây giờ chúng ta có thể chuyển sang lắp ráp chính. Lắp ráp các cánh quạt vào trục quay bằng một đai ốc và bu lông. Lưu ý rằng các cánh quạt có thể trượt vào hoặc ra vài mm; bạn nên bắt đầu với chúng được đẩy vào hết cỡ. Sau này chúng có thể được điều chỉnh riêng lẻ để cân bằng bộ cánh quạt. Tạm thời để cánh quạt sang một bên.

Nếu bạn chưa làm, hãy ép vòng bi vào vỏ trước:

Gắn lưới tản nhiệt sau vào vỏ trước bằng 3 bu lông và đai ốc khóa:

Tiếp theo, lắp ráp trục trước và bánh răng chính như hình dưới đây:

Lắp cụm này vào vỏ trước. Lưu ý bạn có thể cần đẩy trục trước lùi lại một chút để bánh răng có thể di chuyển vào đúng vị trí:

Lắp ráp giá đỡ động cơ tiếp theo:

Lắp động cơ vào giá đỡ và siết chặt bu lông kẹp ngay bên phải động cơ. Bu lông bên trái ở giữa sẽ được sử dụng để điều chỉnh khe hở bánh răng, vì vậy chỉ cần siết chặt cho đến khi bạn cảm nhận được lực cản của đai ốc khóa.

Lắp một đai ốc khóa vào các khe phía dưới bên trái và bên phải của vỏ, và vặn giá đỡ động cơ vào (không hiển thị). Tại thời điểm này, cánh quạt cũng có thể được gắn vào trục trước bằng một bu lông duy nhất. Bu lông này vặn trực tiếp vào nhựa trục trước, vì vậy hãy cẩn thận không siết quá chặt.

Bây giờ đến hộp số dao động và vỏ sau. Vòng bi sau được ép vào trước:

Các bộ phận của cụm dao động được hiển thị bên dưới:

Lắp bánh răng cuối vào khung giữa, và đặt một đai ốc khóa vào phần trên của bánh răng cuối:

Lấy bánh răng giữa và gắn nó như hình dưới đây bằng chốt bánh răng giữa. Mặt có đường kính lớn hơn của bánh răng giữa nên hướng lên trên.

Luồn một bu lông qua đáy của bánh răng trượt như hình:

Cắm bánh răng trượt và bu lông vào khung bánh răng trượt:

Hình dưới đây cho thấy bộ bánh răng hoàn chỉnh. Tạm thời để các bộ phận này sang một bên.

Lấy núm xoay dao động và lắp nó vào khe trên vỏ:

Trượt một đai ốc khóa vào khe ở phần bên trong của núm xoay dao động. Lưu ý rằng đầu ren (phía không có nylon) nên hướng xuống dưới, như hình:

Kéo núm xoay dao động lên trên sao cho phần dưới bằng với vỏ, và xoay nó 90 độ để khóa vào vị trí nhằm ngăn đai ốc khóa bị rơi ra.

Cẩn thận trượt bộ bánh răng vào vỏ dao động:

Sử dụng cờ lê lục giác để siết bu lông bánh răng trượt vào đai ốc khóa của núm xoay dao động. Siết chặt hoàn toàn rồi nới lỏng khoảng nửa vòng. Kiểm tra xem bánh răng trượt có thể quay tự do không, và núm xoay dao động có thể kéo bánh răng lên xuống được không. Cũng đảm bảo rằng núm xoay khóa lỏng khi xoay sang ngang, ngăn bánh răng trượt xuống.

Hàn bánh răng dao động vào bánh răng cuối từ bên dưới. Bước này hơi khó khăn vì bạn sẽ cần dùng ngón tay để giữ các bánh răng ổn định trong khi siết.

Sử dụng hai đai ốc và bu lông để gắn bộ phận dao động vào vỏ sau:

Tôi quên chụp ảnh các bước tiếp theo, nhưng chúng sẽ khá đơn giản. Lắp vít dao động vào vòng bi sau. Lắp trục giữa vào trục trước, sau đó gắn vỏ sau vào vỏ trước và cố định bằng hai bu lông ở hai bên vỏ sau. Đảm bảo trục giữa được khớp vào cả trục trước và vít dao động, và kiểm tra xem cánh quạt có quay trơn tru với ít lực cản không.

Cũng không hiển thị: Luồn tay cầm vòng qua vỏ động cơ từ phía sau. hai chốt ở trên và dưới nên khớp vào các lỗ trên vỏ trước. Sau đó gắn tay cầm vào đế bằng một đai ốc và bu lông.

Sau đó, gắn cánh tay dao động vào thanh truyền và tay cầm như hình dưới đây, và gắn lồng phía trước bằng một vài ốc đệm 35mm. Khuyến nghị sử dụng ốc đệm nylon nhưng trong trường hợp khẩn cấp có thể in chúng.

Chỉ còn vài bước nữa. Dùng keo nóng dán tất cả các bộ phận điện lên đế dưới, đảm bảo rằng bo mạch sạc được định vị đúng ở phía sau khớp với rãnh cắt cho đầu nối sạc. Bộ giữ pin nên ở khoảng giữa để nó vừa vặn dưới đế mà không chạm vào.

Bật quạt để chạy thử, và vặn nắp đáy vào đế nếu mọi thứ hoạt động bình thường.

Điều chỉnh và khắc phục sự cố

• Tốc độ động cơ
  • Nếu sử dụng bộ chuyển đổi tăng áp, hãy đảm bảo điều chỉnh cài đặt điện áp để quạt quay ở tốc độ mong muốn. Cẩn thận với việc chạy động cơ quá tải — những động cơ 130 nhỏ này không có nhiều sức mạnh — và mở vỏ ra để kiểm tra xem nó có bị quá nóng không.
  • Nếu động cơ bị giật khi khởi động rồi dừng, bạn đang kích hoạt tính năng bảo vệ quá dòng trên bo mạch sạc. Giảm tốc độ động cơ và/hoặc kiểm tra xem có ma sát quá mức trong bộ truyền động bánh răng và bộ phận dao động không.
• Điều chỉnh bánh răng
  • Có một điểm ngọt, nơi bánh răng nhỏ của động cơ lướt trên bánh răng chính mà không đẩy vào nó, giúp hoạt động êm ái nhất. Bạn có thể xoay vít điều chỉnh trên giá đỡ động cơ để di chuyển bánh răng nhỏ của động cơ lên hoặc xuống. Nếu nâng lên quá cao, bánh răng sẽ bị trượt khi khởi động. Nếu đến điểm này, hãy hạ bánh răng nhỏ xuống bằng cách nới lỏng vít căng vài vòng.
• Cân bằng cánh quạt
  • Trục trước nên khớp rất chặt vào vòng bi trước. Nếu bị lỏng, trục quay cánh quạt sẽ không hoàn toàn ở tâm.
  • Bu lông tâm trục quay nên được siết chặt, nhưng đừng siết quá chặt, vì bạn sẽ làm hỏng ren nhựa của trục trước.
  • Xác nhận tất cả các cánh quạt đã được siết chặt. Nếu chúng đã chặt và toàn bộ cụm cánh quạt có thể nghiêng một góc đáng kể, bạn có thể cần một vòng bi trước chất lượng cao hơn.
  • Nếu các bước trên đã được xác minh mà vẫn còn quá mất cân bằng, các cánh quạt có thể được trượt vào và ra để điều chỉnh cân bằng. Tuy nhiên, tôi không chắc về quy trình tốt nhất cho việc này; nó có thể chủ yếu là thử và sai.
  • Lưu ý rằng do dung sai khi in, có khả năng một lượng nhỏ rung lắc sẽ vẫn còn. Điều này không nên ảnh hưởng đến hoạt động bình thường.
• Tiếng ồn quá mức
  • Sử dụng TPU cho các bộ phận được đề xuất nếu có thể, nếu không nó sẽ chạy rất ồn.
  • Điều chỉnh khe hở bánh răng động cơ
  • Đảm bảo cánh quạt tương đối cân bằng
  • Giảm tốc độ quạt
  • Nếu đế bị cộng hưởng (kiểm tra bằng cách ấn mạnh vào nó và xem nó có im lặng hơn không), việc nhồi vào đó thứ gì đó có tác dụng giảm âm thanh, như bông gòn, có thể hữu ích. Tuy nhiên, điều này có lẽ chỉ tạo ra sự khác biệt nhỏ.
• Khi bộ phận dao động được kích hoạt, quạt quay chậm đi rất nhiều
  • Quạt quay chậm lại khi bộ phận dao động được kích hoạt là điều bình thường, vì giờ đây nó phải đẩy toàn bộ cụm quạt tới lui. Nếu quay chậm đi nhiều, có thể có ma sát quá mức.
  • Đảm bảo vỏ quay hoàn toàn tự do trong vòng quay. Nếu bạn in bộ phận tay cầm với tấm brim, hãy đảm bảo nó được loại bỏ hoàn toàn xung quanh các bộ phận mà vỏ kết nối.
  • Đảm bảo bánh răng trượt không bị siết quá chặt vào núm xoay dao động, và đảm bảo cả hai đầu của cánh tay dao động chỉ được vặn lỏng.
  • Đảm bảo bánh răng dao động và khung trượt được in bằng filament có độ trơn. PLA/PETG/ABS màu đặc về cơ bản là ổn, nhưng một số màu có phụ gia có thể có ma sát cao hơn. Ví dụ, Galaxy Silver tôi đã sử dụng có một số hạt lấp lánh được nhúng tạo ra ma sát trượt cao hơn đáng kể.
  • Vít dao động cần phải trơn tru, và các phần nhô ra không được bị chảy xệ. Bạn có thể cần in ở nhiệt độ thấp hơn và tăng cường làm mát nếu ren trông lộn xộn.
  • Một chút mỡ nhỏ trên bánh răng dao động và vít có thể giúp ích, nhưng tôi chưa thử. Đừng bôi mỡ vào bánh răng chính/động cơ, vì nó sẽ bị bắn ra ngoài và làm bẩn bên trong vỏ.