Máy ly tâm của người đàn ông đáng thương và Suzan lười biếng: 3 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:30

Giới thiệu + Toán và thiết kế

Máy li tâm

Máy ly tâm được sử dụng để tách vật liệu theo tỷ trọng. Sự khác biệt về mật độ giữa các vật liệu càng lớn thì chúng càng dễ tách rời. Vì vậy, ở dạng nhũ tương như sữa, máy ly tâm có thể tách một phần kem béo hơn lên phía trên trong khi sữa tách béo ở phía dưới. Sigma aldrich có một bài báo hay thảo luận về vật lý của quá trình tách bằng máy ly tâm cũng như những gì có thể tách ở các tốc độ ly tâm khác nhau.

Máy ly tâm tôi thực hiện phải nằm trong loại tốc độ thấp mà họ chỉ định (2, 000 - 6, 000 RPM). Ở những tốc độ này, nếu bạn có huyền phù tế bào Eukaryote trong dung dịch, bạn có thể tạo viên chúng (như trong, tách chúng ra khỏi dung dịch). Các chất lơ lửng của những thứ như bột mì hoặc các hạt bụi bẩn cũng có thể được tách ra ở tốc độ này.

Suzan lười biếng

Suzan lười có động cơ là một bệ quay chậm thường được sử dụng để quay phim. Bạn có thể đặt một thứ gì đó như tượng hoặc đồ ăn lên đó và có được video mượt mà về tất cả các mặt của vật thể. Tốc độ cách mạng lý tưởng là <1 vòng / giây.

Tốc độ động cơ, lực và RPM

Trong mô tả sản phẩm của động cơ điện, bạn thường sẽ thấy hai thứ: điện áp và RPM. Bạn có thể có thể sử dụng an toàn điện áp ở + hoặc - 50% điện áp được chỉ định. Về lý thuyết, điện áp cao hơn có nghĩa là nhiều lực hơn phía sau động cơ và RPM cao hơn. Nhưng giả sử bạn có một động cơ có RPM tiêu chuẩn là 1000 vòng / phút. Làm thế nào bạn có thể làm cho thứ gì đó quay nhanh hơn hoặc chậm hơn 1000 RPM với động cơ này? Với bánh răng.

Thay đổi thiết bị trên xe đạp hoạt động theo cách tương tự như những gì bạn phải làm ở đây. Nếu bạn có một bánh răng có 20 răng gắn với động cơ 1000 RPM. Sau đó, một bánh răng có 5 răng tiếp xúc với bánh răng 20 răng, sẽ quay với tốc độ 4000 vòng / phút. Mối quan hệ là: RPM mục tiêu = (RPM của động cơ) * (Răng trên bánh răng) / (Răng trên bánh răng quay). FYI, số răng trên bánh răng phải tỷ lệ thuận với bán kính của bánh răng, vì vậy có thể sử dụng bán kính để thay thế. Vì vậy, trong ví dụ này, bánh răng 5 răng là bánh răng quay và sẽ có bệ ly tâm và các ống được gắn vào nó.

Nhưng đó là trên lý thuyết, trong thực tế, bánh răng quay sẽ quay với tốc độ thấp hơn mong đợi. Điều này là do sẽ có một lượng ma sát lớn hơn, đặc biệt là nếu bạn thêm trọng lượng vào bánh răng 5 răng.

Thay vì bánh răng, bạn có thể sử dụng dây cao su, đó là thứ tôi sử dụng cho suzan lười biếng của mình. Và phép toán cũng diễn ra tương tự, về chu vi hoặc bán kính thay vì răng.

Bước 1: Vật liệu

Danh sách chung:

1. Các hộp đựng rỗng như hộp đựng ovaltine và bột yến mạch mà tôi đã sử dụng. Hộp súp cũng có thể hoạt động.
2. Động cơ. Định mức 12V hoặc cao hơn cho máy ly tâm. Khoảng 3-6V cho suzan lười biếng.
3. Súng bắn keo nóng
4. Băng keo - tùy chọn
5. Keo siêu dính - tùy chọn - đeo găng tay nếu sử dụng
6. Dây điện, bánh răng, dây cao su, bệ xoay, pin, v.v. - Tôi sẽ thảo luận chi tiết hơn trong các bước sau

Động cơ tôi đã sử dụng là động cơ điện thường, 2 dẫn, không phải động cơ bước. Tôi nhận được một cái (được xếp hạng 12V và 1200 RPM) từ máy in Canon đã ngừng hoạt động và một cái khác (có thể là 3V, có thể là <300 RPM) từ đầu đĩa dvd đã ngừng hoạt động. Nếu bạn không có bất kỳ động cơ nào trong tay, có rất nhiều động cơ trên eBay và các trang web khác với giá <10 đô la sẽ hoạt động.

Các bánh răng và trục mà tôi có là từ một "bộ RC Snap Rover" mà tôi đã tháo rời. Trong thực tế, tất cả những gì bạn cần là một bánh xe có thể quay tự do trên trục và cách làm cho nó quay nhanh hơn hoặc chậm hơn động cơ, tùy thuộc vào điều bạn muốn thành phẩm cuối cùng của mình.

Bước 2: Ly tâm

Hộp đựng ovaltine có đáy bằng kim loại. Để tạo một lỗ cho đầu động cơ chui qua, tôi khuyên bạn nên sử dụng búa và đinh và đi xung quanh theo vòng tròn, từ từ đục lỗ ra khỏi vật liệu. Sử dụng một chiếc máy khoan hoặc một chiếc dremel cũng sẽ hiệu quả. Đảm bảo đầu mô tơ sẽ vừa khít và vuông góc với đế lon, sau đó bôi keo nóng vào khu vực xung quanh đầu mô tơ và đặt nó vào vị trí. Tôi đã sử dụng băng để hỗ trợ động cơ trong khi keo cứng lại. Tôi khuyên bạn nên gắn dây dài vào động cơ trước khi dán vào hộp đựng. Tôi chỉ đơn giản là quấn các đầu dây bị tước xung quanh dây dẫn động cơ.

Khi keo đã cứng lại, bạn có thể chọc hai lỗ ở thành hộp và kéo dây qua. Tôi có pin bên ngoài hộp chứa nên tôi có thể chạm thủ công vào dây dẫn đến pin để bật máy ly tâm. Lý tưởng nhất là một công tắc sẽ được sử dụng nhưng tôi không có.

Sau đó, tôi dán siêu bánh răng lớn vào đầu động cơ. Tôi đã sử dụng giấy nhám để làm nhám bề mặt bánh răng trước khi bôi keo, theo lý thuyết sẽ làm tăng độ bền liên kết. Tôi đánh dấu một khu vực trên cơ sở ovaltine nơi bánh răng tiếp theo sẽ đi tới (như ở trong, một điểm mà các răng của hai bánh răng sẽ khóa vào nhau) và dùng đinh chọc một lỗ ở vị trí đó. Sau đó, tôi đặt một trục hơi qua lỗ này và dán nóng nó vào vị trí. Điều này có thể nhìn thấy rõ nhất trong hình ảnh 2 cho bước này.

Bánh răng quay có một đĩa giấy dày được dán siêu dính vào nó. Tôi cắt đĩa ra khỏi mặt sau của một cuốn sổ. Đĩa, bằng giấy, sẽ liên kết tốt hơn nhựa, nhưng đủ mạnh để giữ được tốc độ của động cơ. Một lỗ nên được đặt ở giữa đĩa giấy, thẳng hàng với lỗ trên bánh răng. Bằng cách này, khi bánh răng quay được đặt trên trục, trục sẽ kết thúc tại một điểm phía trên bệ giấy. Sau đó, tôi đặt một hạt keo nóng, có thể nhìn thấy trong hình tiêu đề ở trang đầu tiên, trên đầu trục. Chất nào sẽ cứng lại phía trên bệ và đảm bảo rằng nó sẽ không bay lên khỏi trục.

Tệp mp4 là video quay máy ly tâm của tôi. Bạn có thể phải tải xuống để xem, tệp không lớn như vậy. Các ống tôi sử dụng bằng nhựa và chúng có sữa trong đó. Tôi bọc chúng lại bằng màng bọc thực phẩm. Tôi không khuyên bạn nên sử dụng ống thủy tinh vì có thể có một số nguy cơ chúng bay ra khỏi đĩa trong khi quay. Các ống chỉ đơn giản được dán vào đĩa. Tôi sử dụng pin 9V trong video, điện áp này nhỏ hơn điện áp của động cơ. Để tăng mức điện áp, bạn có thể mắc nối tiếp các pin.

Bước 3: Suzan lười biếng

Đối với Lazy Suzan, bánh răng trong hình ảnh không thực sự hoạt động như một bánh răng, nó chỉ đơn giản là có thể xoay quanh trục. Bánh xe được gắn vào bánh răng cung cấp một cơ sở để tôi đặt một cái đĩa lên trên nó, và sau đó đặt một vật lên trên đĩa.

Hình ảnh 2 cho thấy trục đã được chìm qua đế của hộp đựng bột yến mạch và sau đó được dán nóng tại chỗ. Động cơ được định vị và dán nóng ở vị trí đảm bảo dây cao su được căng khi kéo giữa bánh răng và động cơ (hình 1). Nếu bạn chỉ đơn giản có một bánh xe quay trên một trục, dây cao su có thể được kéo căng trực tiếp xung quanh bánh xe, chỉ cần lưu ý rằng nếu bánh xe lớn, nó sẽ quay với tốc độ RPM thấp hơn nhiều so với động cơ.

Tôi thực sự phải chạy cái này ở 6 volt. Đó là 4 pin 1,5V mắc nối tiếp. Hình ảnh 3 cho bước này cho thấy cách tôi khuyên bạn nên kết nối pin nối tiếp (nếu bạn chỉ có pin 1,5V). Về cơ bản, một dải lá nhôm được gấp lại nhiều lần và đặt trên băng keo. Sau đó, băng dính chặt nhôm tiếp xúc với các đầu + và - của pin, đồng thời gắn chặt các pin với nhau. Vì vậy, khi mọi thứ được thiết lập như trong hình ảnh bốn, bạn gấp đầu băng dính lỏng lẻo lên trên pin và dán chúng lại với nhau. Đảm bảo rằng lá nhôm được gấp lại ít nhất 10 lần nếu không nó sẽ nóng lên đáng kể.

Tôi cũng có thể chạy động cơ với một điện trở 9V cộng với một điện trở nhưng tôi muốn nó đơn giản. Chỉ cần biết rằng có một số cách để đạt được điện áp hoặc dòng điện tối ưu.