لوح تزلج كهربائي - لوح تزلج كهربائي ثلاثي الأبعاد: 5 خطوات (مع صور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

هذا Instructable هو نظرة عامة على عملية بناء لوحة Fusion الإلكترونية التي صممتها وصنعتها أثناء العمل في 3D Hubs. تم تكليف المشروع بالترويج لتقنية HP Multi-Jet Fusion الجديدة التي تقدمها 3D Hubs ، ولإظهار العديد من تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد وكيف يمكن دمجها بشكل فعال.

لقد صممت وصنعت لوحًا طويلًا كهربائيًا بمحرك ، يمكن استخدامه في الرحلات القصيرة إلى المتوسطة أو مع وسائل النقل العام لتقديم نطاق سفر أوسع بكثير. تتميز بسرعة قصوى عالية ، وهي سهلة المناورة للغاية ويمكن حملها بسهولة عند عدم استخدامها.

الخطوة 1: عملية التصميم

لقد بدأت المشروع من خلال تحديد المكونات القياسية الرئيسية لللوح الطويل ؛ الشاحنات والسطح والعجلات. كانت هذه أجزاء من الرفوف لذلك استخدمتها كنقطة انطلاق للتصميم. كانت المرحلة الأولى هي تصميم نظام الدفع ، ويشمل ذلك حوامل المحرك ، وإعداد التروس ، وتضمنت بعض التعديلات على الشاحنات. سيحدد حجم وموقع حوامل المحرك حجم وموقع العبوات ، لذا كان من المهم أن يتم الانتهاء من ذلك أولاً. لقد حسبت السرعة القصوى المطلوبة ومتطلبات عزم الدوران التي مكنتني بعد ذلك من تحديد المحركات والبطارية للوحة. تم حساب نسبة التروس أيضًا وتم اختيار أحجام البكرة جنبًا إلى جنب مع طول حزام القيادة. مكنني هذا من تحديد الحجم الصحيح لحوامل المحرك التي تضمن حزامًا مشدودًا جيدًا.

كانت المرحلة التالية هي تصميم حاويات البطارية وجهاز التحكم في السرعة (ESC). يتكون السطح المحدد في الغالب من الخيزران ، لذا فهو مرن للغاية ، وينحني إلى حد كبير في المنتصف. هذا له مزايا كونه مريحًا للقيادة ، حيث يمتص المطبات في الطريق ولا ينقلها إلى الراكب. ومع ذلك ، فإن هذا يعني أيضًا أن هناك حاجة إلى حاوية مقسومة لإيواء البطارية والإلكترونيات ، حيث لن تتمكن حاوية كاملة الطول من الثني مع اللوحة وستتصل بالأرض أثناء التشغيل. تم وضع وحدات التحكم في السرعة الإلكترونية (ESC) بالقرب من المحركات بسبب القيود الكهربائية. نظرًا لأن المحركات متصلة عبر الشاحنات ، يتغير الوضع أثناء المنعطفات ، لذلك كان لابد من تصميم العلبة للسماح بتخليص المحركات.

تم وضع نظام البطارية في الطرف الآخر من سطح السفينة وإيواء الأجهزة الإلكترونية المتعلقة بالطاقة. وشمل ذلك حزمة البطارية المكونة من 20 خلية ليثيوم أيون 18650 ونظام إدارة البطارية ومفتاح تشغيل / إيقاف ومقبس شحن.

لقد استخدمت Autodesk Fusion360 لعملية التصميم بأكملها ، وقد مكنني هذا البرنامج من تصميم المكونات داخل التجميع الرئيسي بسرعة مما أدى إلى تسريع وقت التطوير إلى حد كبير. لقد استخدمت أيضًا ميزات المحاكاة في Fusion360 للتأكد من أن الأجزاء ستكون قوية بدرجة كافية ، خاصة حوامل المحرك. مكنني هذا من تقليل حجم الحوامل بالفعل حيث يمكنني التحقق من متطلبات القوة والانحراف وإزالة المواد مع الحفاظ على عامل أمان مناسب. بعد اكتمال عملية التصميم ، كان من السهل جدًا تصدير الأجزاء الفردية للطباعة ثلاثية الأبعاد.

الخطوة 2: نظام الدفع

لقد أكملت بناء نظام الدفع أولاً ، لضمان الخلوص المناسب لحاوية الإلكترونيات. لقد اخترت شاحنات كاليبر لاستخدامها نظرًا لأن لها شكلًا مربعًا كان مثالياً لتثبيت حوامل المحرك عليها. ومع ذلك ، كان المحور قصيرًا جدًا بحيث لا يسمح باستخدام المحركين على نفس الشاحنة ، لذلك كنت بحاجة إلى تمديد هذا للسماح بتناسب العجلات.

لقد حققت ذلك من خلال قطع بعض هيكل شماعات الشاحنة المصنوعة من الألومنيوم ، وفضح المزيد من المحور الفولاذي. ثم قطعت معظم المحور لأسفل ، تاركًا حوالي 10 مم يمكنني بعد ذلك الخيط باستخدام قالب M8.

يمكن بعد ذلك ربط قارنة التوصيل بالبراغي وإضافة محور ملولب آخر إلى ذلك ، مما يؤدي إلى تمديد المحور بشكل فعال. لقد استخدمت مركب الاحتفاظ Loctite 648 لتأمين المقرنة والمحور الجديد بشكل دائم لضمان عدم فكها أثناء الاستخدام. سمح ذلك للمحركين بالتناسب مع الشاحنة ووفر الكثير من الخلوص للعجلات.

تم طباعة نظام الدفع بشكل أساسي باستخدام تقنية HP Multi-Jet Fusion ، لضمان الصلابة والقوة أثناء التسارع والكبح العاليين ، حيث سيتم نقل أكبر القوى.

تم تصميم بكرة خاصة لتثبيتها في العجلات الخلفية ، والتي تم توصيلها بعد ذلك ببكرة المحرك بحزام HTD 5M. تمت إضافة غطاء مطبوع ثلاثي الأبعاد لتوفير الحماية لمجموعة البكرة.

الخطوة 3: حاويات الضلع

كان أحد قرارات التصميم الرئيسية التي اتخذتها هو فصل العبوات ، مما أدى إلى مظهر نظيف وتمكين السطح المرن للعمل دون أي صلابة إضافية من العبوات. كنت أرغب في نقل الجوانب الوظيفية لتقنية HP Multi Jet Fusion ، لذلك قررت أن أطبع FDM الجسم الرئيسي للمرفقات مما أدى إلى خفض التكاليف ، ثم استخدمت أجزاء HP لدعمها وتثبيتها على سطح السفينة. قدم هذا جمالية مثيرة للاهتمام بينما كان أيضًا وظيفيًا للغاية.

تم تقسيم حاويات FDM المطبوعة إلى النصف للمساعدة في الطباعة حيث يمكن التخلص من المواد الداعمة من السطح الخارجي. تم وضع خط الانقسام بعناية لضمان إخفاؤه بواسطة جزء HP عند تثبيته باللوحة. تمت إضافة ثقوب لتوصيلات المحرك ولصق موصلات الرصاص المطلية بالذهب في مكانها

تم تضمين إدخالات ملولبة في سطح الخيزران لتأمين العبوات على اللوحة ، وتم صقلها بسطح اللوحة لضمان عدم وجود فجوة بين السطح والحاوية.

الخطوة الرابعة: الإلكترونيات

تم اختيار الأجهزة الإلكترونية بعناية للتأكد من أن اللوحة قوية ولكن أيضًا سهلة الاستخدام. قد تكون هذه اللوحة خطيرة في حالة حدوث أي أعطال ، لذا فإن الموثوقية عامل مهم للغاية.

تتكون حزمة البطارية من 20 خلية ليثيوم أيون 18650 فردية ملحومة معًا لتكوين حزمة 42 فولت. يتم لحام خليتين بالتوازي و 10 خلايا على التوالي ؛ الخلايا التي استخدمتها كانت Sony VTC6. لقد استخدمت آلة لحام البقعة للحام علامات تبويب النيكل لتشكيل العبوة ، حيث أن اللحام يخلق الكثير من الحرارة التي يمكن أن تلحق الضرر بالخلية.

تم نقل الطاقة من حاوية البطارية إلى صندوق التحكم في السرعة باستخدام كابل مضفر مسطح تم تشغيله أسفل شريط الإمساك الموجود على الجانب العلوي من السطح. سمح ذلك بإخفاء الكابلات وألغى الحاجة إلى تشغيل الكابلات على الجانب السفلي والتي كانت تبدو قبيحة.

نظرًا لأن هذا هو لوحة محرك مزدوج ، يلزم وجود متحكمين في السرعة للتحكم في كل محرك بشكل مستقل. لقد استخدمت وحدة التحكم في السرعة VESC لهذا التصميم ، وهي وحدة تحكم مصممة خصيصًا لألواح التزلج الكهربائية مما يجعلها موثوقة للغاية لهذا الاستخدام.

المحركات المستخدمة هي 170 كيلو فولت 5065 تعمل بالخارج والتي يمكن أن تنتج 2200 واط لكل منها ، وهو ما يمثل الكثير من الطاقة لهذه اللوحة. مع إعداد التعشيق الحالي ، تبلغ السرعة القصوى للوحات حوالي 35 ميجا في الساعة ، وتتسارع بسرعة كبيرة.

كانت المرحلة الأخيرة هي إنشاء جهاز تحكم عن بعد للتحكم في اللوحة. كان يفضل استخدام نظام لاسلكي نظرًا لسهولة التشغيل. ومع ذلك ، كان من المهم ضمان موثوقية عالية للإرسال حيث يمكن أن يؤدي انخفاض الاتصال إلى مشاكل أمان خطيرة ، خاصة عند السرعات العالية. بعد اختبار بعض بروتوكولات الإرسال اللاسلكي ، قررت أن التردد اللاسلكي 2.4 جيجا هرتز سيكون الأكثر موثوقية لهذا المشروع. لقد استخدمت جهاز إرسال سيارة RC جاهز على الرف ، لكنني قللت الحجم بشكل كبير عن طريق نقل الإلكترونيات إلى حقيبة صغيرة محمولة باليد تم طباعتها ثلاثية الأبعاد.

الخطوة 5: انتهاء اللوحة والفيديو الترويجي

انتهى المشروع الآن! لقد أنشأنا مقطع فيديو رائعًا جدًا للوحة أثناء العمل ، يمكنك التحقق منه أدناه. شكراً جزيلاً لـ 3D Hubs لتمكينني من القيام بهذا المشروع - تحقق منها هنا لجميع احتياجات الطباعة ثلاثية الأبعاد! 3dhubs.com