Поворотная система в вертикальной плоскости

Продолжаем разговор о солнечном коллекторе – (СК). На сайте была размещена статья, посвященная изготовлению солнечного теплообменника «Теплообменник своими руками». Затем в статье «Солнечный коллектор для нагрева воды» приводилась схема и рисунок печатной платы гелиостата. В данной статье приводится несколько вариантов позиционирования теплообменника в вертикальной плоскости.

Способов поворота СК можно придумать много, все зависит от возможностей. В основном для этих целей используются шестеренчатые редукторы разных типов, но где взять шестерни? Здесь я хочу предложить еще один способ поворота СК в вертикальной плоскости при помощи все того же винта.

Способ попроще изображен на рисунке 1.

Но в этом устройстве проблематично приспособить защитный кожух. Мешается тяга 1 между теплообменником 2 и кареткой 3. Узел поворота, изображенный на рис. 2 посложней, но в данном случае сам механизм лучше защищается кожухом, кожух имеет всего одно отверстие для штока 4. Работает все это следующим образом. Вращающий момент двигателя 1 через муфту передается винту 2, по которому начинает двигаться резьбовая каретка 3, соединенная со штоком 4. В свою очередь поступательное движение штока через тягу 5 передается СК. В корпусе СК, на боковых стенках закреплены полуоси, на которых вращается СК. Лучше, если места установки полуосей, будут совпадать с осью центра тяжести СК. То есть СК должен будет уравновешен, сбалансирован относительно оси вращения. Тогда мощность двигателя устройства может быть совсем небольшой, но здесь нельзя забывать о ветровых нагрузках, а что, если автоматике захочется повернуть СК при сильном ветре? Учитывать ветер надо и при выборе диаметра винта, если делать устройство по рис. 1. В примере на рис. 2 деформирующие усилия ветра на винт меньше.

Для простоты изготовления шток 4 имеет круглое сечение. Одним концом он крепится к каретке 3, а другим, проходя через отверстие в подшипниковой муфте, к тяге 5. Сочленение всех этих деталей подвижное с помощью пальцев. Положение штока должно быть параллельно винту. На концах штока сделаны пропилы по толщине тяги 5 с одной стороны и толщине ушка на каретке с другой стороны. Чем меньше расстояние от оси вращения до крепления кронштейна 10, тем меньшей длины потребуется винт, но зато возрастут нагрузки на весь механизм. Если требуется поворачивать небольшие объекты, то можно смастерить устройство, показанное на рис. 3.

В статье «Солнечный коллектор для нагрева воды» схема слежения за Солнцем адаптирована к управлению двигателем постоянного тока, которые сейчас не дефицит. На Али можно подобрать любой подходящий. Можно выбрать и готовые подвижные узла, например такой. См. рисунок 4.

Теперь давайте прикинем примерно, какой все-таки должен быть винт. Сначала надо узнать на какой максимальный угол над горизонтом поднимается Солнце в данной местности. Для этого узнаем широту того места, где будет находиться СК. Затем по формуле α= 90˚ – φ + δ; Где α — максимальный угол над горизонтом, φ– широта данной местности, δ — склонение, угловое расстояние светила от небесного экватора. Летом δ равен +23,5˚, а зимой -23,5˚.

Пример.

Москва имеет φ = 55,45˚≈ 56˚, значит α ≈ 90-56+23,5 ≈ 57,5˚. Начальный угол положения СК я выбрал 75 градусов. Если перед вашим СК будет чисто поле, то начальный угол можно выбрать вплоть до 90 градусов. Смотрим рисунок 5.

И так, определяем придельный β — угол поворота СК. 75 градусов минус 57, то получим всего β=18˚. Расстояние, которое по дуге пройдет точка О равно: π•D•β/360 = 3,14•700•18/360 = 110мм – это свободный ход каретки, что дает возможность примерно определить длину винта. Здесь я выбрал диаметр, на окружности которого находится точка О, равный 700мм.

Скачать статью