ШКОЛЬНЫЕ КЛАССА ЭЛ

Более чем трудная жизнь оставшихся на сегодняшний день «в живых» автомодельных кружков все-таки немного скрашивается наличием официально утвержденных классов простейших моделей.

Сложности обеспечения материалами и двигателями в спортивных категориях (а к ним, похоже, по сути, теперь можно относить даже юниорские «вертулы»!) создали ситуацию, когда даже на среднем уровне автомоделизмом в состоянии заниматься лишь единицы «фанатов». Наверное, не столь бедственное положение в кружках, «пригретых» мощными богатыми предприятиями или успевших в свое время накопить достаточный запас тех же двигателей. Но что-то о таких слышать не приходилось…

Рис. 1. Ходовая часть модели класса ЭЛ простейшего типа с прямой передачей на ведущие колеса (первое поколение):

1 — основание (фанера толщиной 3—4 мм), 2 — переднее колесо, 3 — стойка передней оси с подшипниковыми втулками, 4 — винт-шуруп, 5 — полухомут (латунь или сталь толщиной 1 мм), 6 — серийный микроэлектродвигатель, 7 — ведущее колесо, 8 — новый удлиненный вал якоря, 9 — передняя ось.

Для привлечения мальчишек к занятию автомоделизмом осталось не так много возможностей: либо трассовые, либо, особенно для младших школьников,— простейшие модели, в основном класса ЭЛ. В нашем кружке последней категории уделяется большое внимание уже несколько лет (практически с момента ее введения в Правила соревнований). Накоплен немалый опыт, создано множество микромашин. И это позволяет нам выйти на страницы журнала с некоторыми рекомендациями по их проектированию и постройке.

Каковы же основные принципы создания моделей класса ЭЛ? В связи с тем, что главным критерием является быстроходность машины, мы пришли к выводу: чем меньше модель, тем лучше. Смысл, конечно, не в выигрышах по аэродинамике или сопротивлению качения. Главное — создание легкой конструкции, в минимальной степени нагружающей маломощный серийный электродвигатель или передачу к ведущим колесам (если таковая присутствует). Многочисленные эксперименты подтверждают правильность этой теории.

Сразу же постараемся ответить и на параллельный вопрос, связанный с уменьшением габаритов машин. Практически на всех видах принятых покрытий гоночных «дорожек» (исключая разве только щербатый пол школьного спортзала, образованный покореженными от старости и сырости досками) преимущество при равенстве всех прочих условий за минимизированной техникой. Что касается устойчивости движения (отсутствие «галопирования») — она практически одинакова даже при сравнении моделей класса ЭЛ с базой 200 мм и уменьшенной до 70 мм. Крутящий же момент «игрушечного» моторчика (а иной запрещен Правилами) невелик, причем настолько, что не влияет на устойчивость хода.

Возвращаясь к разговору о выигрышности минимальных размерений, отметим, что для установки на машинах ЭЛ в прежних публикациях в «М-К» рекомендовались различные редукторные передачи. Некоторые из них нужно признать удачными по конструкции, особенно варианты с самоприжимом ведущего колеса к фрикционной насадке на валу мотора. Однако здесь, как мы считаем, скрывается определенный недостаток. Вся схема привода рассчитана под достаточно тяжелую машину (какой, собственно, и нужен в первую очередь редуктор!). В схеме присутствуют четыре подшипника скольжения — два на оси ведущих колес и два в двигателе — и фрикционная пара (с изначально низким КПД). Кроме того, значительную радиальную нагрузку воспринимают все подшипники привода, и в том числе вала мотора. В результате суммирования потерь образуется своеобразный замкнутый круг: тяжелая машина требует для работы электроустановки в оптимальном режиме редукторной передачи, а последняя сама по себе из-за низкого КПД и высокой нагруженности двигателя не способна полностью реализовать скоростные качества даже самой хорошей микромашины. Возможно, ситуация несколько улучшилась бы за счет введения не фрикционной, а шестеренчатой передачи. Однако подобный редуктор в исполнении школьниками изначально имел бы большие механические потери даже при использовании хороших готовых шестерен (все проблемы здесь «закольцованы» на очень высокие требования к точности монтажа отдельных деталей). И притом резко усложнился бы подбор оптимального передаточного отношения. Во фрикционном исполнении он идет за счет лишь изменения диаметра насадки на валу мотора, а в шестеренчатом редукторе приходится менять всю пару.

Совсем иная ситуация на минимизированных машинах. Легкая компактная схема позволяет применить кажущееся утрированно упрощенным решение монтажа ведущих колес непосредственно на валу мотора. Сразу уничтожаются все потери, связанные с редукторной передачей; одновременно снижаются и потери на валу, так как и нагрузка на колеса меньше, и КПД «передачи» больше. Возможно, на «прямой передаче» двигатель окажется перегружен по моменту вращения. Однако все равно скоростные качества модели оказываются в явном выигрыше. Именно поэтому мы однозначно рекомендуем именно такой путь создания ходовой части для машин класса ЭЛ.

Придя к единой ходовой схеме, мы занялись ее отработкой. Важнейшее требование — сохранить низкий уровень механических потерь на модели в целом, для чего требуется очень внимательно отнестись к каждой ее детали. Так, например, при пластиковых подшипниковых вкладышах корпуса электродвигателя их непременно заменяют на бронзовые или бронзографитовые (последние предпочтительнее). Колеса после тщательной балансиров. и намертво заклеиваются на выступающих концах оси якоря мотора. Если они коротковаты, то ось лучше заменить отрезком высококачественной отполированной стальной проволоки-«серебрянки». Исходя из высокой нагруженности двигателя по моменту при компоновке модели ее параметры выбираются так, чтобы клиренс, находящийся в пределах 2 мм, определялся лишь корпусом двигателя (таким образом находится диаметр ведущих колес с поправкой на обжатие микропористой резины «покрышки»). Подвеска передних колес также должна обеспечивать максимальную легкость вращения оси.

С точки зрения предложенных принципов интересна одна схема, включающая два дополнительных подшипника при сохранении условия «прямой передачи». В ней двигатель ставится не на корпусе модели, а подвешивается свободно на оси якоря! Казалось бы, дополнительные подшипники должны увеличить потери на трение, однако… Смотрите сами: в корпусе якорь вращается практически без боковой нагрузки; вес же модели полностью приходится на подшипники кронштейнов. В таком варианте корпус моторчика лишь поддерживается от проворота легкими пружинами «лепестками». Надо отметить, что подобная схема наиболее проста в воспроизведении, технологична, обеспечивает малую массу шасси и не требует сверхточной работы. При небольшом конструкторском навыке эту схему можно успешно «врисовать» практически в любую машину класса ЭЛ, создаваемую по принципу минимализации.

Еще на чем бы хотелось остановить внимание разработчиков новой техники ЭЛ — конструкция подшипниковых узлов. Следование традициям и попытки перенести «взрослые» решения на школьные микромашины зачастую приводят к использованию замысловатых решений, которые в конце концов оказываются полнейшей бессмыслицей. Так, например, в других кружках принято все вращающиеся валы устанавливать в латунных подшипниковых вкладышах, запаянных в трубчатых корпусах либо просто припаянных к стержневой раме. Не является исключением и использование миниатюрных шариковых подшипников. Мы же в свое время пришли к выводу, что подобные приемы не только не имеют смысла, но и вредны. Судите сами: при реальной точности работ, выполняемых школьниками, в любом случае возникает либо несоосность, либо перекос трущейся пары. В результате на приработку подшипника тратится время, превышающее общий ресурс не только двигателя, но и самой модели. Несколько проще приработка при паре латунь — сталь. Но ведь и латунь не является подходящим материалом для подшипников! А шарикоподшипники даже при более или менее точной установке, давая вначале легкое вращение вала, потом неизбежно загрязняются и лишь дают лишние потери. Вывод однозначен: отказаться от сложных решений в пользу простейшего проведения валов через отверстия в бронзовых листовых элементах корпуса шасси или кронштейнах! Утрированная простота идет на пользу и минимальному трению, и быстрой приработке пары (естественно, при условии достаточной и подходящей по качеству смазки и применении действительно бронзы, а не меди или латуни; вместо последних лучше ставить- при отсутствии бронзы каленый дюралюминий). Что касается рекомендаций по бронзографитовым вкладышам двигателя — здесь проблем с точностью и приработкой нет, так как микродетали заклеиваются в корпусе на эпоксидном клею при смонтированном якоре. Таким образом обеспечивается идеальная соосность.

Кузов может создаваться по самым разным технологиям, начиная от выклеек из бумаги и вплоть до вытяжек из листового пластика. На ходовые качества модели кузов влияния не оказывает (конечно, если по массе он не превосходит шасси). Здесь все зависит от пожеланий юного спортсмена и его возможностей.

В. КРАЙНОВ, руководитель кружка