Пояснительная записка к проекту Даньшина Т.А. «Усовершенствование конструкции модели автомобиля с резиномотором»

Построенная мною в 2015 году модель автомобиля с резиномотром (РМ-1) принимала участие в соревнованиях на первенство Белгородской области в закрытых помещениях в 2016 году и завоевала призовое – 3-е место. Однако, выявился ряд существенных недостатков – недостаточно легкий ход и точность вхождения в контрольные ворота размером 1 метр. Целью проекта являлось осуществление оптимального соотношения применяемого резиномотора (длины резинового жгута, нити натяжения, величины нагрузки на двигатель), типа применяемых колес и достижение стабильного движения модели на трассе заезда длиной 12 метров.

В ходе выполнения проекта мною было определено наилучшее соотношение длины резинового жгута и нити натяжения, которое оказалось равным 1:4. Для обеспечения стабильности прямолинейного движения модели наилучшим результатом оказалось применение колес с протектором из микропористой резины, взамен применяемых ранее резиновых колес от автомоделей.

Но так как колеса с микропористой резиной увеличивали сопротивление двигателя и, следовательно, нагрузку на резиномотор, я предпринял переделки передней и задней осей модели, заменив капроновые втулки на подшипники.

Для обеспечения необходимой корректировки направления движения мне пришлось внести изменения в конструкцию ходовой части (передней оси).

1. ЦЕЛЬ ПРОЕКТА:

1.1. Установление наилучшего соотношения размера самого резиномотора (жгута эластичной резины) и кевларовой нити натяжения.

При увеличении размера жгута уменьшается относительное удлинение его при натяжении нити ведущей осью модели. Это способствует большей плавности хода после старта модели и меньшему искажению траектории. Но опасность состоит в том, что модель, не получив достаточного ускорения на старте, может не дойти до контрольной отметки 12 метров, так как после кратковременного активного воздействия на ведущую ось резиномотор вследствие ослабления натяжения больше не передаст усилия на ось.

При уменьшении длины жгута сила натяжения увеличивается, старт проходит активнее, модель движется быстрее и гарантированно проходит 12 метров. Но сильно натянутый жгут неравномерно воздействует на ведущую ось, что приводит к отклонению траектории движения и пройдя дистанцию модель может не попасть в ворота. Наилучшим решением этой задачи является достижение такого результата, при котором модель гарантированно проходит дистанцию, имея стабильно одно и тоже отклонение (например всегда вправо на 10-15 сантиметров). Тогда проблему можно решить внесением корректировок в расположение передней оси модели.

1.2. Подбор и сравнение различных типов колес и определение оптимального варианта.

Колеса, имеющие круглое сечение шин, создают наименьшее сопротивление движению и, следовательно, дают возможность снизить степень натяжения резиномотора, а это положительно сказывается на стабильность при стартовом рывке модели. Но на дистанции малейшая неровность искажает прямолинейность движения. Колеса, имеющие более широкий профиль, лучше удерживают направление, но имеют большее сопротивление движению.

1. 3. Улучшение ходовых качеств модели.

За счет снижения трения в осях машины можно уменьшить нагрузку на мотор и, следовательно, обеспечить более плавный им расномерный ход модели.

1.4. Улучшение точности хода модели.

Любая, даже хорошо отрегулированная модель, при многократных стартах теряет точность настроек. Это происходит от столкновения с препятствиями, изменения температуры, качества поверхности трассы. Одной из важнейших настроек модели является регулировка передней оси, задающей направление движения. Конструктивно в модели прямохода не была предусмотрена возможность смещения оси. Это снизило нагрузку на мотор и позволило уменьшить степень натяжения резинового жгута до 500-600 процентов от начального размера.

2. ХОД ВЫПОЛНЕНИЯ ПРОЕКТА И ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

2.1. Мною были опробованы 2 типа резины, применяемых в автомоделях и определен наилучший вариант по прочности и устойчивости. Опытным путем подобран размер резинового жгута (вчетверо сложенная резина) длиной 15 сантиметров, соединенная с нитью. Далее жгут растягивается нитью, наматываемой на ведущую заднюю ось, до 50-60 сантиметров.

Коренных улучшений как скоростных, так и дистанционных показателей хода удалось добиться за счет одного изменения – замены капроновой нити на кевларовую. Сейчас этот материал стал гораздо более доступен, чем ранее. Именно кевларовая нить позволила изменить энергетику модели неузнаваемо.

Дело в том, что при относительно небольшой толщине (диаметр нити около 0,1 миллиметра) она имеет огромный предел прочности на разрыв – приблизительно 70 килограмм! Что это дает? При двух обводных роликах общая длина трассы двигателя (жгута резины) составляет около 600 миллиметров. При этом жгут длиной 100 миллиметров может быть растянут на 600 процентов. А это означает, что на ведущую ось может быть намотано 500 миллиметров длины ************ нити, или, учитывая диаметр оси 3 миллиметра, на нее может быть намотан 71 виток нити. При расположение витков один к одному – общая длина намотки составит всего 7 миллиметров. Располагая витки нити по центру оси, мы достигаем равномерного продольного усилия, не искажающего направление движения модели. При использовании капроновой нити при той же степени растяжения жгута длина намотки нити на ось составит 7-8 сантиметров, и начальное усилие вращения оси смещается от центра модели к одному из краев, что искривляет траекторию движения.

2.2 Колеса модели с узким профилем давали возможность легче пройти дистанцию, но часто уводили модель с прямого курса. Дело в том, что контакт такого колеса с поверхностью пола является точкой, и всякое боковое усилие, даже незначительное, уводит в сторону колесо и всю модель. Боковые усилия возникают от неровности пола, от резкого старта и др.

Поэтому я опробовал другие колеса, имеющие ширину от 24 до 44 миллиметров.

Условиями соревнований допускается применение колес от автомоделей ДТМ - 24-26 мм ширина колеса, Шорт-Корс – 44 мм, Багги – 32 мм. Все они значительно улучшают устойчивость модели, но создают неизбежно проблему перенастройки двигателя, так как обладая повышенной поверхностью контакта с трассой, требуют больших усилий двигателя, а возможности его ограничены степенью натяжения резины. Колеса от автомодели Шорт-Корс (ширина 44 мм) давали устойчивое движение прямохода, но для прохождения всей дистанции приходилось увеличивать степень растяжения жгута резины до 700 процентов, что в ряде случаев приводило к разрыву резины после 3-4-х заездов. Колеса от Багги хоть и на 12 мм меньше, но вес имеют такой же, как и от модели Шорт-Корс за счет резиновых вставок во внутренней части покрышки.

Лучшими оказались колеса с протектором из микропористой резины от автомодели ДТМ. У них контакт с дорогой уже не точка, а линия на всю ширину колеса. При этом, вес этих колес меньше, чем узкопрофильных резиновых автомодельных, применяемых ранее. В свою очередь, это снизило нагрузку на мотор и позволило уменьшить степень натяжения резинового жгута до 500-600 процентов от начального размера.