Mencegah kebocoran pada poros motor untuk bot bawah air


34

Setiap kali membangun bot air, kita harus selalu berhati-hati untuk mencegah kebocoran, untuk alasan yang jelas. Sekarang, lubang untuk kabel dapat dibuat kedap air dengan mudah - tetapi bagaimana dengan motor? Kita dapat dengan mudah menutup casing di tempatnya (dan mengisi lubang di casing), tetapi bagian di mana poros memenuhi casing masih dibiarkan tidak terlindungi.

masukkan deskripsi gambar di sini

Air yang bocor ke motor masih cukup buruk. Saya ragu ada cara untuk menyegel area ini dengan benar, karena segel padat apa pun tidak akan membiarkan poros bergerak, dan segel cairan apa pun (atau sesuatu seperti minyak) pada akhirnya akan luntur.

Saya berpikir untuk meletakkan casing kedua di sekitar motor, mungkin dengan lubang karet khusus untuk poros. Sesuatu seperti (maafkan gambar yang buruk, tidak digunakan untuk GIMP):

masukkan deskripsi gambar di sini

Ini mungkin akan menghentikan kebocoran, tetapi akan mengurangi torsi / rpm secara signifikan melalui gesekan.

Jadi, bagaimana cara mencegah air bocor ke motor tanpa secara signifikan mempengaruhi kinerja motor?

(Untuk memperjelas, saya tidak ingin membeli motor bawah air khusus, saya lebih suka cara membuat motor sendiri kedap air)


1
Anda tidak memerlukan desain lubang khusus. Seal poros tersedia dari perusahaan bearing maupun spesialis. SKF dan INA adalah dua produsen tersebut.
hauptmech

Jawaban:


21

Saya tidak yakin apakah 'aquabot' adalah kendaraan yang sepenuhnya submersible, atau yang permukaan.

Jika itu adalah kendaraan permukaan, maka Anda hanya perlu melihat perahu RC. Mereka sudah menyelesaikan ini dengan cukup baik.

Poros baling-baling perahu

Meterai yang mencegah air masuk ke kapal disebut kotak isian (4 pada diagram). Ini hanyalah sebuah tabung diisi dengan minyak. Gemuk mencegah air bocor ke kapal antara tabung dan poros baling-baling. Biasanya ada sekitar 1mm atau lebih celah antara poros dan bagian dalam tabung, sehingga dapat menampung banyak lemak. Ujung-ujung tabung dilengkapi dengan busing longgar yang hampir tidak menyebabkan gesekan apa pun, tetapi mencegah gemuk keluar.

Ini mungkin akan bekerja dengan baik bahkan untuk kendaraan yang sepenuhnya tenggelam, asalkan tidak terlalu dalam. Saat Anda masuk lebih dalam, tekanan akan mulai memaksa air naik ke tabung, mendorong minyak keluar, dan akhirnya membiarkan air masuk ke dalam kapal.

Salah satu cara untuk memerangi ini adalah dengan hanya mendorong kembali. Tingkatkan tekanan udara di ujung kotak isian lainnya agar semuanya tetap seimbang. Salah satu cara untuk melakukan ini adalah dengan melampirkan motor dan ujung dalam tabung di dalam kotak kecil tertutup. Gunakan pompa kecil untuk memberi tekanan pada kotak agar sesuai dengan tekanan air.

Atau, mengapa tidak membiarkan air bekerja untuk Anda? Tutup motor di dalam kantung karet dan letakkan di luar kapal. Tekanan air akan memampatkan kandung kemih sehingga tekanan udara di dalam selalu cocok dengan tekanan luar dengan sempurna.


Saran terakhir saya mirip dengan Mark Booth . Mengapa tidak membangun motor yang dapat melintasi lambung kendaraan. Letakkan magnet motor di luar, dan simpan gulungan di dalam tempat kering. Apa yang akan Anda buat di sini pada dasarnya adalah Motor Brushless:

Motor tanpa sikat

Anda mungkin bisa membuat ini menjadi sesuatu seperti kipas yang disalurkan.

Kipas Menyalurkan


2
Terima kasih untuk atribusi, tetapi saya lebih memikirkan sesuatu seperti Drive yang Digabungkan secara Magnet daripada membangun motor dari awal. * 8 ')
Mark Booth

Menarik, terima kasih :). @ Mark saya tidak memikirkan itu, juga, tetapi jika Anda bisa mengembangkannya menjadi jawaban itu mungkin akan menjadi bacaan yang bagus: D
Manishearth

Kemarin saya bekerja dengan "kotak isian" serupa di dalam gulungan selang . Secara mengejutkan itu bekerja dengan baik.
David Cary

Saya akan menghapus bagian dari jawaban ini yang menyarankan secara aktif memompa udara untuk menyeimbangkan tekanan yang datang dengan kedalaman. Solusi yang lebih baik dan lebih elegan yang digunakan dalam industri kendaraan bawah laut adalah dengan mengisi rumah motor dengan cairan yang tidak dapat dimampatkan (biasanya semacam minyak).
Ian

21

Anda mungkin ingin mempertimbangkan Drive yang Digabungkan Secara Magnetik . Gunakan motor standar dengan kopling magnetik untuk mengirimkan torsi ke penyangga Anda.

Ini akan memungkinkan motor Anda sepenuhnya tertutup di dalam kendaraan Anda:

Drive yang Digabungkan Secara Magnetik

Dari Eric Stackpole 's artikel yang disebutkan di atas. Gambar digunakan tanpa izin, tetapi dengan atribusi.

Namun, solusi ini mungkin cocok atau tidak cocok, tergantung pada torsi yang perlu Anda transmisikan, tetapi untuk penggunaan air terbuka memiliki keunggulan berbeda yaitu torsi terbatas. Dengan kata lain, jika penyangga macet dan Anda telah memilih motor yang cocok dan torsi kopling maka kopling akan tergelincir sebelum motor Anda terbakar.

Saya terutama menyukai solusi Erics karena secara bersamaan mentransmisikan torsi ke penyangga, menempatkan penyangga pada poros dan memusatkan penyangga di sepanjang poros. Sepotong desain elegan yang memecahkan beberapa masalah secara bersamaan.


Nah ini adalah salah satu solusi terbaik, sampai magnet kehilangan medan magnetnya :)) Saya akan berpikir bahwa jika motor tidak memiliki pengurangan gigi, stator dapat dibuat di tempat magnet tabung dalam. Bagaimanapun ini akan seperti memasang motor tanpa sikat, sehingga merupakan keseimbangan antara kesederhanaan dan efisiensi. Jika motor memiliki roda reduksi, maka ini adalah caranya, untuk menempatkan sebagian besar bagian pada jalan yang disegel.
Diego C Nascimento

@DiegoCNascimento Nah, Anda dapat membuat gearbox magnet juga, dengan menambahkan potongan besi feromagnetik antara cincin magnet dalam dan luar. Jumlah kepingan magnet dalam (atau luar) harus sama dengan jumlah luar (atau dalam) pasangan pasang magnet. Selangkah lebih maju akan menjadi gear magnetik terintegrasi (motor yang mempekerjakan gearing magnetik). Aplikasi industri yang membutuhkan lingkungan tertutup terkadang menggunakan silinder antara stator dan rotor juga. Tapi ya kita hanya berbicara tentang aplikasi hobi :-).
WalyKu

11

Jika Anda mencari cara yang sangat murah untuk melakukannya (seperti dalam, anggaran pendidikan murah), lihat manual pembuatan Sea Ringgit .

Pengungkapan penuh, saya dulu bekerja di lab MIT yang mengepalai program pendidikan ini.

Pada halaman 9 dari PDF itu mulai berbicara tentang bagaimana cara membasahi motor hobi dengan tabung film dan lilin mangkuk toilet. Seluruh perumahan tetap terendam dan kami telah membawanya ke kedalaman 20 atau 30 kaki dalam beberapa kasus.

Motor Hobi Pot

Bangunannya sebenarnya cukup mudah; kami banyak membantu anak-anak SMP dan SMA membuat ini dan saya tidak ingat kejadian di mana segel itu ternyata tidak bisa diandalkan.


1
Hanya catatan tentang ini: sementara ini adalah desain yang terutama dapat diandalkan dan telah bekerja cukup baik untuk tim saya sejauh ini, Anda akan perlu menggunakannya secara teratur atau mereka akan sieze. Kalau tidak, kami telah membangun sekitar 6 ROV sejauh ini (total 18 motor) dengan desain ini dan hanya mengalami segel yang gagal dua kali.
Nate Koppenhaver

1

Semua segel bocor. Jika Anda dapat melampirkan motor sehingga poros adalah satu-satunya titik keluar, isi motor dengan oli non konduktif viskositas rendah seperti minyak mineral. Ini sangat mengurangi perbedaan tekanan di segel.


1
Tambahan untuk mengisi motor dengan oli adalah dengan memasang kandung kemih fleksibel (seperti balon) yang diisi dengan oli ke motor. Ketika kandung kemih terpapar ke air, itu akan memungkinkan tekanan di motor untuk menyeimbangkan dengan tekanan eksternal mencegah gradien tekanan yang jika tidak akan mendorong air ke motor.
brnd4n

1

Ambillah untuk apa nilainya, saya berada di sebelah stan OpenROV di Maker Faire dan jawaban mereka adalah 'biarkan bocor dan keringkan nanti'. Mereka berkata bahwa mereka terkejut bahwa air yang masuk ke motor tidak menyebabkan masalah bagi mereka.

'Tentu saja aku belum mencoba ini sendiri dan saya mungkin memiliki salah dengar mereka - atau mungkin tidak ada yang gagal untuk mereka belum :-)

Mungkin bermanfaat untuk memulai dengan motor murah dan lihat apakah pengalaman Anda cocok dengan mereka ...


1

Di salah satu kapal yang dikendalikan dari jarak jauh, saya menggunakan desain ini ...

masukkan deskripsi gambar di sini

Cakram biru adalah roda gaya. Mereka melekat pada batang hijau yang terhubung ke kedua sisi membran yang fleksibel dan tahan air. Selaput dipasang ke kedua sisi selubung sehingga akan mentransmisikan gerakan, tetapi tidak akan membiarkan air masuk.


Saya telah berpikir pada drive membran juga (meskipun gerakan linear di membran akan lebih baik. Tetapi masalahnya adalah, dengan tekanan air, membran akan dipaksa masuk membuat motor hampir tidak memiliki torsi untuk hanya menggerakkan membran. Itu bisa kecil untuk mengurangi kekuatan tekanan, tetapi sangat kecil dan itu akan memiliki MTBF yang sangat berkurang
Diego C Nascimento

1

Saya telah menemukan semua saran di posting lain. Saya tidak mengerti mengapa orang menyarankan solusi yang kompleks dan mahal yang juga tidak layak.

Sebuah mechanical seal adalah jawaban paling sederhana untuk menyegel motor atau membuat IP 68. Kita dapat menggunakan motor ini hingga kedalaman 20 m di air laut.

Konstruksi itu seperti lubang BASAH.

Jenis motor seperti ini digunakan dalam pompa submersible air limbah yang berfungsi hingga kedalaman 20 m di dalam air.

Biaya segel seperti itu juga sangat rendah.


2
Solusi mana yang tidak layak, dan mengapa (mengingat beberapa dari mereka saat ini diimplementasikan, dan sedang digunakan)? Dalam hal apa segel mekanis berbeda dari kotak isian ?
Ian

Yah, saya tahu ini adalah posting lama tapi saya mendapat pertanyaan ini dalam buletin mingguan SE Robotics, dan saya punya sekitar 6 tahun pengalaman dengan kotak isian dan segel mekanis, jadi saya pikir saya akan berkomentar. Kotak isian adalah tabung, diameternya lebih besar dari poros, yang dilaluinya poros. Anda memasukkan ("barang") sealer ke dalam tabung, lalu kompres sampai benar-benar menempel pada poros sehingga Anda tidak mendapatkan kebocoran. Sealer biasanya berupa lilin atau kain yang diimpregnasi dengan minyak.
Chuck

1
Dengan kotak isian, tidak ada persyaratan pada permukaan akhir atau ketepatan bagian dibuat. Kelemahannya adalah Anda mengompresi bahan pengemas sampai meremas poros sehingga tidak ada cairan yang mengalir - ini biasanya menambah jumlah torsi yang besar untuk apa yang biasanya diperlukan untuk memutar poros. Sebuah mechanical seal penggunaan tanah presisi (tersusun) menghadapi untuk memberikan segel dan musim semi untuk mash wajah mereka bersama-sama. Apa yang @Deepak gagal sebutkan adalah bahwa segel mekanis dirancang untuk bocor dan membutuhkan cairan pelumas.
Chuck

Segel mekanis menggunakan suku cadang yang diproduksi dengan tingkat presisi yang sangat tinggi, sehingga mereka memanfaatkan presisi itu dan mengandalkan permukaan yang sangat, sangat datar untuk mencegah kebocoran, tidak seperti kotak isian, yang mengandalkan banyak tekanan untuk mencegah kebocoran. Seperti yang dinyatakan di atas, segel mekanis membutuhkan aliran cairan pelumas untuk mencegah permukaan segel menjadi rusak; ini biasanya cairan apa pun yang sedang dipompa (ini biasanya digunakan dalam pompa karena alasan ini). Anda bisa menambahkan sistem air seal, di mana Anda memompa air dari luar melalui mechanical seal, tetapi itu juga rumit.
Chuck

1

Saya mengerti persis apa yang Anda bicarakan. Saya mengembangkan ROV saya sendiri yang akan memiliki sistem lintasan dan merangkak di dasar laut. Jika saya dapat menyarankan menempatkan motor Anda di titik tinggi di ROV Anda dengan penggerak roda gigi dekat dengan bagian bawah, Anda dapat memasang sistem udara bertekanan yang akan memungkinkan udara masuk ke dalam ruangan saat ROV semakin dalam. Anggap saja seperti mangkuk toilet kecuali memungkinkan udara masuk saat permukaan air naik. Saya telah memikirkan masalah yang sama ini dan inilah yang saya temukan. Menggunakan kartrid CO2 dari senapan angin dan katup bertekanan buatan sendiri (ide dari mangkuk toilet) semakin dalam, semakin banyak kompres udara yang memungkinkan air masuk ke dalam ruangan. Dengan katup dipasang, itu memperkenalkan lebih banyak udara, menjauhkan air dari motor listrik.


0

Motor DC sederhana yang dipasang di Robot Bawah Air saya masih berjalan (dengan sedikit lebih banyak suara), dari satu tahun, tanpa segel APA PUN.

Tegangan 12V tidak begitu banyak, sehingga bahkan jika terminal listrik dicelupkan ke dalam air, air tidak akan mengalirkan banyak arus melalui dirinya sendiri, kecuali jika asin.

Karena arus mengalir melalui jalur dengan resistansi sekecil mungkin, sebagian besar arus masih akan melalui belitan motor, namun keberadaan air menyebabkan Karat yang akan merusak sikat motor dan karenanya lebih banyak suara dan gesekan.


0

Untuk memperluas jawaban Tracked-ROV / toilet-bowl, hal yang sama dapat dicapai tanpa kerumitan kartrid airgun, jika motor diposisikan cukup tinggi di dalam bilik: Saat air masuk, kompres udara yang terperangkap di atas, tergantung pada ketinggian ruangan, kedalaman ROV (dan densitas fluida), pada beberapa titik tekanan akan menyamakan dan mencegah masuknya fluida lebih lanjut.


0

Saya ingin membuat pompa air yang tenggelam sebagai bagian dari proyek sains sekolah. Saya benar-benar mengalami kesulitan dalam membuat motor DC normal dan porosnya dalam membuat bukti air. saya gagal total. Kemudian saya datang dengan sebuah ide. Saya melepas poros dan magnet dari motor. Saya melepaskan koil dan magnet yang terpasang di poros. gunakan sepotong pipa pvc kecil dan menggulungnya. menjaga poros di dalam pipa pvc melingkar. Sekarang ketika Anda melewatkan arus AC di koil, poros akan berputar. Jadi sekarang Anda tidak perlu bukti air poros berputar tetapi lubang kawat dibuat di dinding yang sangat mudah.

Sekarang kumparan adalah bukti air dan poros tidak memiliki kumparan dan sirkuit listrik untuk mendapatkan pendek. hanya medan magnectic di bawah air.

Dengan menggunakan situs kami, Anda mengakui telah membaca dan memahami Kebijakan Cookie dan Kebijakan Privasi kami.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.
Judi bola