Fysikk

Maskindesign 101: Remskiver og motvekter

Maskindesign 101: Remskiver og motvekter



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Remskiver og motvekter har blitt brukt i århundrer for å oppnå mekaniske fordeler i krigsmaskiner og industrielt utstyr. Fysikken bak dem er ganske enkel, men deres betydning er av største betydning.

I vår moderne verden brukes remskiver og motvekter i en rekke applikasjoner. Å være ingeniør du er, vil du sannsynligvis innse at hver gang du går på en heis, engasjerer du det som sannsynligvis er et system med trinser og motvekter. Når det gjelder maskindesign, er trinser kanskje den enkleste måten å få en mekanisk fordel. En annen vanlig måte å øke utgangskraften din i moderne mekanikk ville være spaker, som trinser fungerer veldig likt.

Grunnleggende om trinser

Uten å komme inn i alle de forskjellige remskivene, har remskivene i sin kjerne et hjul og et tau. En remskive med bare ett fast hjul reverserer ganske enkelt retningen på inngangskraften i forhold til massen som trekkes. For å løfte en masse på 100 kg, trenger du bare å trene et 100 kg kraftekvivalent (1000 Newton) i den andre enden av tauet.

Når flere hjul, eller blokker, legges til i den enkle maskinen som er et trinsesystem, får du mer og mer mekanisk fordel. Med et system med to hjul kan du løfte en vekt på 100 kg ved å bare utøve 50 kg kraft som tilsvarer tauet. Beregning av inngangskrefter blir litt mer komplisert, jo flere blokker du legger til, samt gjennom forskjellige oppsettvariasjoner. Imidlertid kan selv de mest komplekse remskivesystemene forstås ved å legge sammen lengder på de forskjellige taustrekningene og generere ligninger fra avledninger.

RELATERTE: 19 MEKANISKE INNOVASJONER FOR MEKANISKE INGENIØRER SOM HJELPTE DEFINERE MEKANIK I DAG

Det viktigste å huske er at trinser ikke er magiske systemer som ganske enkelt forvandler en liten kraft til en større kraft. Dette kan virke sant hvis du fokuserer på inngang og utgang, men massen av det som løftes blir alltid oversatt til de faste punktene der remskivene er festet til det stive systemet ditt. I stedet for å transformere krefter, kan vi si at et system med remskiver og tau styrer krefter for å maksimere hvor mye masse du kan løfte eller bevege deg.

Spill systemet med motvekt

Nå som vi har en grunnleggende forståelse av remskivesystemer, kan vi dykke ned i motvektssystemer for å få enda mer mekanisk fordel i maskindesign. Motvekter brukes begge i trinsystemer, som heiser, så vel som spaksystemer, som en kran. Når det gjelder kranmotvekter, handler det bare om øyeblikk. For å holde en kranarm stiv mens du løfter en masse på 100 kg som er 10 m fra støttepunktet, trenger du en motvekt på 1000 kg 1 meter fra støttepunktet på den andre siden for å stabilisere kranarmen. I kraner holder motvekter vanligvis en konstant masse, så for å justere for forskjellige belastninger, motvekten som oftest har evnen til å bli flyttet til å justere øyeblikket. Dette er åpenbart en veldig rudimentær forklaring på kranmotvekter.

RELATERT: INGENIØR OPPDAGER DAVINCIS skjulte kunnskap om friksjon

Når det gjelder trinsystemer, hjelper en motvekt ganske enkelt til å bruke en inngangskraft for å løfte et objekt. Den enkleste måten å demonstrere dette på er å se på et heisesystem. I typiske heiser er det en motvekt festet til den andre enden av remskiven, som tilsvarer omtrent vekten av bilen ved 50% belastning. Motvekter gjør ikke alt arbeidet i moderne heiser, men de hjelper til med å stabilisere systemet og redusere belastningen på heismotoren.

Forutsatt at en heisbil var lastet med 25% av kapasiteten, er alt motoren trenger å gjøre å bremse heisbilen i høyre etasje (når den går opp). Motvekten i en heis betyr også at hvis en motorbrems skulle svikte, ville bilen bli bremset fra å falle ganske så fort som den ellers ville gjort. Heisanlegg som helhet er litt mer kompliserte enn forklart her, men når vi ser på motvekter, er dette essensen av deres funksjon.

Så, gjennom en kombinasjon av remskiver og motvekter, kan vi designe maskiner som gir oss mekaniske fordeler og gjør det enkelt å bevege store masser med en liten inngangskraft.

Mer informasjon om trinser

Hvis du ønsker å lære litt mer om disse enkle mekaniske enhetene, går videoen nedenfor i enda større detalj, med nyttige visuelle hjelpemidler.

Spesielt, Destin from Smarter Every Day diskuterer en type remskive, referert til som snappblokker. Disse trinsene gjør det enkelt å trekke tau gjennom dem, da de splittes fra hverandre i midten. Dette sparer brukeren fra å måtte trekke tauet eller kjedet gjennom remskivemekanismen ved bruk.

RELATERT: HVA ER FYSIKKEN BAKKENDE BALLER?

Hva er noen vanlige bruksområder for remskiver du har sett, eller kanskje, hva er de mest imponerende?


Se videoen: VW Amarok: Hvordan bytte og justere bremser bak bremsesko (August 2022).