Hajtórúd-hajtókar rendszer
A hajtórúd-forgattyúrendszer olyan mechanikus rendszer , amely nevét a rá jellemző két mechanikus részről kapta : a hajtórúdról és a hajtókarról . Ez az eszköz átalakítja a hajtórúd végének ide-oda mozgó lineáris mozgását a forgattyún ( forgattyústengelyen ) elérhető folyamatos forgásmozgássá , és fordítva.
A Római Birodalomban ( Hierapolis fűrészüzem ) jelent meg, és ez egy jelentős újítás, amely kiegészíti a görög mechanikától örökölt öt egyszerű gépet . Látszólag egyszerű kinematikája kiemelkedő fontosságú technológiai jellemzőt rejt magában, amelyet sok mechanizmusban nagyon gyakran használnak: motor, szivattyú, fűrész, automatikus akadály stb.
A XVIII . Században egyszerű eszközökben használják az izomerő forgó mozgássá (forgó kerék) történő átalakítására . A XIX . Században új felhasználás jelenik meg a gőzgépeknél . Ma továbbra is a dugattyús motorokban általánosan alkalmazott technikai megoldás marad az égéstér ciklikus térfogatváltozásának elérése érdekében.
Történelem
Úgy tűnik, hogy a rúd-hajtórendszer a rómaiak számára a III . Század végén ismert . Úgy tűnik, hogy ezt a mechanizmust a Hierapolis fűrészüzemben és a VI . Században két fűrészüzemben fedezték fel, amelyeket Efezusban és Jerashben fedeztek fel . A vízikerék forgási mozgását lineáris mozgássá alakítja a fűrészeket hajtva. Ezek a fűrészüzemek a legrégebbi gépek, amelyek ismerték a hajtókar és a forgattyú kombinálását.
Az akkori tervezők, hogy kijavítsák a rendszert blokkoló két holtpont lehetséges megállásait, egy lendkereket társítottak a forgástengellyel. Ez egy lendkerék, amely tömeggel ellátott kerékből vagy négyzet alakú rudakból áll, és amely szabályozza a rendszer forgási sebességét. Ez az innováció valójában az őse a labdát szabályozó .
A forgattyúrendszert a XV . Században fedezték fel újra . Körülbelül 1430-ban , egy névtelen kézirat, a Huszita Háború névtelen néven ismert, több kézi malomrajzot tartalmaz, amelyek ennek a mechanizmusnak az első bizonyos ábrás ábrázolása: világosan meg lehet különböztetni a fegyverekkel működtetett összekötőrudakat és a forgattyúkat.
A középkor végén a hajtókar-hajtórendszer jelentette egy új gép kezdetét, amely kezdetben kicsi volt a pedálgépekkel, amelyek szabaddá teszik a munkavállaló kezét, mint például az eszterga , az őrlőkő vagy a forgó kerék. (1470). Ez utóbbiaknak a vállalatok szabályozásában már régóta szereplő tilalma megmutatja, mennyire releváns ez az újítás, mert a munka megszervezése szempontjából destabilizáló. Ezután jöjjenek a malmok kerekei által hajtott nagyobb gépek, mint például a hidraulikus fűrész ( Francesco di Giorgio Martini ), a nyomás- és szívószivattyú ( XVI . Század) vagy a hidraulikus kalapács ( ostor ), amelyek nagy méreteket tesznek lehetővé a kovácsolt alkatrészek számára.
A XIX . Században új felhasználás jelenik meg a gőzgépeknél, és növekedése világszerte gyors lesz.
- Különböző felhasználások
-
Daráló.
-
Pedál kerék.
-
Üvegvágó és polírozó gépek.
-
Lendkerék látható tehetetlenség Villard rajzán ( XIII . Század)
-
Gabonamalom (1480 után).
-
Hidraulikus szivattyú (1661)
-
A daráló (1840) Alexandre-Gabriel Decamps .
Példák alkalmazásokra
Néhány példa a rendszerekre:
- a dugattyús motor (a forgattyú ekkor vevő) az áramforrás a kamrába bevezetett és a dugattyút toló gáz robbanásából származik;
- a hidrosztatikus szivattyúk (ezután a hajtókart meghajtják): a forgattyúra hajtott motor nyomatéka hajtja az egységet, majd a dugattyú meghajtja a kamrában lévő folyadékot;
- egyes automatikus kapuk (en) nyitási mechanizmusai ( fizetős vagy parkoló ): A készülék előnye abban rejlik, hogy a mechanizmus erőegysége ugyanabba az irányba forog a gém felemeléséhez vagy süllyesztéséhez, mint a szélvédő ablaktörlő mechanizmusok. A forgattyú minden mozdulatnál pontosan fél fordulatot tesz meg;
- az áruházak feldíszített ablakainak játékos automatái : a forgó mozgás által animált összes alkatrészt folyamatosan forgó villanymotorok hajtják ; egyszerűség és garantált hatás.
- Különböző felhasználási példák
-
A gőzmozdony többszörös összekapcsolása
-
Dugattyús hőmotor.
Dugattyú (piros), hajtórúd (kék) és főtengely (zöld) .
-
Babakocsiképzés.
Forgattyú (sárga) és hajtórudak (kék)
-
Forgattyú a varrógépen.
Leírás és terminológia
A hajtórúd-forgattyús rendszer lehetővé teszi a hajtórúd végének lineáris mozgásának átalakítását a forgattyún ( forgattyústengelyen ) elérhető folyamatos forgásmozgássá és fordítva. 4 fő részből áll:
A rendszert általában egy lendkerék egészíti ki, amely stabilizálja a forgattyú forgási sebességét.
A forgattyú és az effektor alkotják a mechanizmus két bemeneti-kimeneti részét .
- A hajtókar azt mondják, hogy a vezetés , amikor hajtja a rendszer - ez látja el árammal a rendszer: a járókerék esetében, a kirakós játék, a hidraulikus szivattyú, stb
- A forgattyú állítólag akkor fogad , ha a rendszer hajtja - energiát kap a rendszerből: a dugattyús motor esetében.
A hajtókart (hajtó vagy vevő) folyamatos forgó mozgás , míg az effektort váltakozó lineáris mozgás hajtja, egyenesen vagy nem. A hajtórúd két csuklóval van ellátva, az egyik oldalon a forgattyúhoz, a másikon pedig az effektorhoz. Az effektorra kötött kapcsolat típusától függően a rendszer a következő mozgáskonverziókat hajtja végre:
Folyamatos forgatás, viszonzó egyenes vonalú mozgás.⇔{\ displaystyle \ Leftrightarrow}
Ez az az eset, amikor a hajtórúd vége egy hengerben mozgatható dugattyúhoz vagy általánosabban egy csúszó csatlakozáshoz van rögzítve. A hajtórúd vége egy egyenes szakaszt ír le. Példák:
- motor iránya : hőmotor, gőzgép.
- vételi irány : hidrosztatikus szivattyú, kompresszor, fűrészgép, varrógép (tűmozgatás), perforáló gép.
Folyamatos forgatás váltakozó forgatással.⇔{\ displaystyle \ Leftrightarrow}
Ez az az eset, amikor a hajtórúd vége egy másik forgattyúhoz, egy pedálhoz vagy egy csuklós karhoz kapcsolódik. A hajtórúd vége kör alakú görbeszakaszt ír le. Példák:
- motor irány : pedál eszköz, babakocsi, varrógép (képzés), rokka.
- vevő iránya : alternatív rotációs szivattyú, ablaktörlő, automatikus akadály, etető kutya.
és általánosabban bármely négyrúdú mechanizmus
Kinematikai modellezés
A hajtórúd-forgattyú mechanizmus ciklikus száma egyenlő 1-vel és hasznos mobilitással rendelkezik. Az alábbi táblázat felsorolja a főbb kinematikai megoldásokat az egyes mechanikus kapcsolatok típusának , a hiperstatizmus és a mobilitás fokának megjelölésével .
Példa
|
O 1/2 láncszem
|
A link 2/3
|
B link 3/4
|
Kötvény C 4/1
|
Mobility Mc
|
Hiperstatizmus
-Kisasszony
|
---|
|
Transzformáció: folyamatos forgatással viszonzó egyenes vonalú mozgás.⇔{\ displaystyle \ Leftrightarrow}
|
Klasszikus szivattyúmotor
|
Csukló (5)
|
Csukló (5)
|
Csúszócsukló (4)
|
Csúszócsukló (4)
|
1
|
1
|
Hosszú szakaszú dugattyú
|
Csukló (5)
|
Csukló (5)
|
Csúszócsukló (4)
|
Csúszda (5)
|
1
|
2
|
Gőzgép (nagyon hosszú hajtórudak)
|
Csukló (5)
|
Csukló (5)
|
Csukló (5)
|
Csúszócsukló (4)
|
1
|
2
|
Ovális alakú dugattyú vagy készlet
|
Csukló (5)
|
Csukló (5)
|
Csúszócsukló (4)
|
Gyűrű alakú lineáris (3)
|
1
|
0
|
egyéb megengedett kombináció
|
Csukló (5)
|
Csúszócsukló (4)
|
Gömbcsukló (3)
|
Csúszó forgócsap (3)
|
2
|
0
|
|
Transzformáció: folyamatos forgatás Alternatív forgatás.⇔{\ displaystyle \ Leftrightarrow}
|
Automatikus sorompók ablaktörlő
|
Csukló (5)
|
Csukló (5)
|
Csúszócsukló (4)
|
Csukló (5)
|
1
|
2
|
Edzőpedálok
|
Csukló (5)
|
gömbcsukló (3)
|
gömbcsukló (3)
|
Csukló (5)
|
2
|
0
|
{*} A lendkerékkel való lehetséges kapcsolat, ha van, beépített link.
Óránkénti egyenletek
Itt tekinthető, hogy a hajtórúd-forgattyús rendszer olyan konfigurációjú, ahol a hajtórúd végének csatlakozása csúszó csatlakozás (motorok és szivattyúk esetében); hogy a mechanizmus síkmechanizmus és a dugattyú tengelye keresztezi a forgattyú tengelyét (egyidejű tengelyek). A geometriát a szemközti diagram szerint a következők írják le:
- a forgattyú R = OA sugara,
- a hajtórúd L = AB hossza,
- az O pont és a B pont elmozdulási vonala közötti távolság,
- a forgás angle szöge.
Konfigurációnkban a B pont az (O, y) tengelyen van. A mechanizmus helyzetét a forgattyú szöghelyzete határozza meg . Forgattyústengely forog, a szög az idő függvénye. A h (t) = OB szakasz hosszának megírásával jön (lásd a részletes számítást a kinematika §-ban):θ{\ displaystyle \ theta}
θ{\ displaystyle \ theta}![\ theta](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/6e5ab2664b422d53eb0c7df3b87e1360d75ad9af)
OB=Rbűnθ+L2-R2kötözősaláta2θ{\ displaystyle \ \ OB = R \ sin \ theta + {\ sqrt {L ^ {2} -R ^ {2} \ cos ^ {2} \ theta}}}![{\ displaystyle \ \ OB = R \ sin \ theta + {\ sqrt {L ^ {2} -R ^ {2} \ cos ^ {2} \ theta}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/d0be04124a6aa02610a066bbb71a3440879da0ba)
A esetében a forgási sebesség állandó.
Levezetéssel megkapjuk a sebességet, majd a gyorsulást (lásd a kinematika §-ban).
θ=θ(t)=ωt{\ displaystyle \ \ \ theta = \ theta (t) = \ omega t}![{\ displaystyle \ \ \ theta = \ theta (t) = \ omega t}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/3ba1941be2e283eb45d33bec244ebc8f6f82b0a4)
A forgattyú θ szöghelyzetét a dugattyú helyzetének függvényében (OB) a kölcsönös képlettel határozzuk meg:
θ=nál nélrvs.sénnem(R2+OB2-L22ROB){\ displaystyle \ \ \ theta = arcsin ({\ frac {R ^ {2} + OB ^ {2} -L ^ {2}} {2R \; OB}})}![{\ displaystyle \ \ \ theta = arcsin ({\ frac {R ^ {2} + OB ^ {2} -L ^ {2}} {2R \; OB}})}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/83c21103cbb5059df9aea67307ec6684842d1758)
- A dugattyú lökete, sebessége és gyorsulása
-
Löketdugattyú a θ függvényében.
-
A dugattyú sebessége a θ függvényében.
-
A dugattyú gyorsulása a θ függvényében.
Geometriai szempontok
- Annak érdekében, hogy a rendszer képes legyen egy fordulat végrehajtására, a hajtórúdnak hosszabbnak kell lennie, mint a forgattyú (az arcsin függvény nem fogad el 1-nél nagyobb érvet);
- A dugattyú középső lökete nem pontosan felel meg a θ = 0 értéknek .
Holt foltok
Két ponton törlik a sebességet a jel megváltoztatásához:
-
θ = 90 °: OB = R + L: megfelel B legmagasabb helyzetének, amelyet felső holtpontnak nevezünk ,
-
θ = 270 °: OB = L - R: ezzel ellentétben az alsó holtpontnak felel meg .
Verseny
A két holt és 2R értéket elválasztó távolságot a dugattyú löketének nevezzük . Dugattyúval ellátott hajtórúd-forgattyús rendszer esetén:
- A dugattyú lökete kétszerese a sugárnak (R).
- A hajtórúd hossza (L) nincs hatással a löketre.
A mozgás törvényei
az ellentétes görbék, amelyek az óránkénti egyenletből származnak, megadják a hajtórúd-forgattyú rendszer löketét, sebességét és gyorsulását a különböző gömbhossz / forgattyús sugár arányokhoz . Esettől függően látjuk:
-
Hosszú hajtórúd (L = 8R) : a löket, a sebesség és a gyorsulás szinte szinuszos funkció. Ezt a konfigurációt régi gőzgépeken használják.
-
Átlagos hajtórúd (L = 3R) (a belső égésű motoroknál alkalmazott értékekhez közeli arány ): a löket és a sebesség szinte szinuszos funkciók maradnak, de a felső holtpont utáni lassulás hirtelen, ami optimalizálja a lángfront terjedését. Az alsó holtpont körül, majdnem fél periódus alatt a gyorsulás állandó, ami kedvez a gázok feltöltésének és ürítésének.
-
Rövid hajtórúd (L = 1,5xR) : a felső holtpont rövid, míg az alsó holtpont sokkal tovább tart. Ez a konfiguráció alkalmas alacsony fordulatszámú motorokhoz és kompresszorokhoz.
Néhány példa a hagyományos értékekre a hőmotorok esetében:
- motor Moped 50 cm 3 : R = 20, és L = 80 = 4R (mm);
- 6 cm 3 modellmotor: R = 10 és L = 35 = 3,5R.
Statikus viselkedés
A mechanizmus statikus vizsgálata lehetővé teszi a dugattyúra kifejtett erő és a forgattyún kifejtett / elérhető nyomaték közötti kapcsolat meghatározását. Az egyik az egyensúlyi mechanizmust a külső erők egészének hatása alatt veszi figyelembe, a tehetetlenségi erőket pedig elhanyagolja (egy leállított rendszer egyedi esete). Ez az elemi mechanikus szimulációs szoftver által elfogadott számítási elv, amely megadja az erők és a nyomaték alakulását a szöghelyzet függvényében.
Statikus módszer
Ebben a tanulmányban a következő egyezményeket fogadják el:
- A dugattyú tengelyének irányában és mentén kifejtett külső erő . Feltételezzük, hogy az intenzitása ismert;F→e{\ displaystyle {\ vec {F}} _ {e}}
‖F→e‖=Fe{\ displaystyle \ | {\ vec {F}} _ {e} \ | = F_ {e}}![{\ displaystyle \ | {\ vec {F}} _ {e} \ | = F_ {e}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/2d08fa98d73337660db5f909638547be51495559)
- A forgattyúra alkalmazott nyomaték (a forgattyú tengelyével egyenesen áll).VSm{\ displaystyle C_ {m}}
VSm{\ displaystyle C_ {m}}![{\ displaystyle C_ {m}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/957e2166e45b11d83b27710666eb7aa38f5e4b89)
A statikus probléma megoldható torzorok segítségével, de a rendszer szimmetriája grafikus felbontást tesz lehetővé. A hajtórudat, a dugattyút és a forgattyút egymást követően izolálják, és alkalmazzák a mechanikai egyensúly törvényeit:
VSm=f(F→e){\ displaystyle C_ {m} = f ({\ vec {F}} _ {e})}![{\ displaystyle C_ {m} = f ({\ vec {F}} _ {e})}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/9b56378dd7366b0a07c9f5ccdbb6eb6fc8cb81e7)
- az egyensúlyt a hajtórúd azt mutatja, hogy az intézkedések és a továbbított A és B egy irányba kollineáris a fő iránya az összekötő rúd, az ellentétes irányba, és azonos intenzitással ;F→nál nél{\ displaystyle {\ vec {F}} _ {a}}
F→b{\ displaystyle {\ vec {F}} _ {b}}
‖F→nál nél‖=‖F→b‖{\ displaystyle \ | {\ vec {F}} _ {a} \ | = \ | {\ vec {F}} _ {b} \ |}![{\ displaystyle \ | {\ vec {F}} _ {a} \ | = \ | {\ vec {F}} _ {b} \ |}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/17c1d47655cef6b76aec1a60210ada4f2c1e4c74)
- a dugattyú egyensúlya a 3 művelet alatt ( ) megadja a B pont intenzitása közötti hatást: és ;F→e,F→frottemenemt,F→b{\ displaystyle {\ vec {F}} _ {e}, {\ vec {F}} súrlódás, {\ vec {F}} _ {b}}
‖F→b‖{\ displaystyle \ | {\ vec {F}} _ {b} \ |}
Fe{\ displaystyle F_ {e}}![{\ displaystyle F_ {e}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/808860ab1513a8ed53e7bf5c75b494d1c5caf3bf)
- a forgattyú egyensúlya 3 akció (2 csukló és pár) alatt végül megadja a nyomaték értékét a függvényében .VSm{\ displaystyle C_ {m}}
Fe{\ displaystyle F_ {e}}![{\ displaystyle F_ {e}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/808860ab1513a8ed53e7bf5c75b494d1c5caf3bf)
A tanulmány ugyanúgy történik, az utolsó két lépés egyszerű megfordításával.
Fe=f(VSm){\ displaystyle F_ {e} = f (C_ {m})}![{\ displaystyle F_ {e} = f (C_ {m})}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/b5ad0edd44732ca1f68632b52710f98011cfd671)
Energia módszer
Figyelembe véve, hogy a rendszer hatékonysága 1, a forgattyú állandó sebességgel forog és a tehetetlenség elhanyagolható, egyszerűsített összefüggés jön létre, amely az elfogyasztott és leadott teljesítmények egyenlőségének függvényében adódik ( ):
VSm{\ displaystyle C_ {m}}
Fe{\ displaystyle F_ {e}}
Fe.V=VSm.ω{\ displaystyle F_ {e}. V = C_ {m}. \ omega}![{\ displaystyle F_ {e}. V = C_ {m}. \ omega}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/fde1beaad9404207eae123a27b3ccc6ae8497352)
VSm=Fe.Rkötözősalátaθ(1+RbűnθL2-R2kötözősaláta2θ){\ displaystyle C_ {m} = F_ {e}. R \ cos \ theta \ left (1 + {\ frac {R \ sin \ theta} {\ sqrt {L ^ {2} -R ^ {2} \ cos ^ {2} \ theta}}} \ jobbra)}![{\ displaystyle C_ {m} = F_ {e}. R \ cos \ theta \ left (1 + {\ frac {R \ sin \ theta} {\ sqrt {L ^ {2} -R ^ {2} \ cos ^ {2} \ theta}}} \ jobbra)}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/21bc86363da6a8fb0132e55ce80315d6ba695608)
Elemzés:
- Ha L elég nagy, a második tag elhanyagolhatóvá válik, és a funkció kvázi periodikus.
- A maximumok a 180 ° és a 360 ° helyzet körül fordulnak elő, de nem pontosan. Minél hosszabb a hajtórúd, annál nagyobb az eltolás.
- A hajtórúd hosszától függetlenül a felső és az alsó holtpontban nulla nyomatékkal rendelkezünk. Itt az F hatása nincs hatással a forgásra (ugyanúgy, mint egy kerékpáros hajtóműnél, a lábnak nincs hatása, ha a pedál függőleges a tengelyre). A gyakorlatban ezt a hibát lendkerék kompenzálja.
Mozi
Fontolgat:
- a forgattyú sugara ,r=ONÁL NÉL{\ displaystyle r = OA}
![{\ displaystyle r = OA}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/e652e6909d13115069efe85bf0872567104e070d)
- a hajtórúd hossza ,l=NÁL NÉLB{\ displaystyle l = AB}
![{\ displaystyle l = AB}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/8ab4e7536f21ee607a9845bd36b50e6f2f842d18)
- az O pont és a B pont elmozdulási vonala közötti távolság ,x=OB{\ displaystyle x = OB}
![{\ displaystyle x = OB}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/69259563fe1723358c18f1c32fec334882f45bff)
- a forgásszög állandó sebességgel történő forgás esetén.θ=θ(t)=ωt{\ displaystyle \ theta = \ theta (t) = \ omega t}
![{\ displaystyle \ theta = \ theta (t) = \ omega t}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/7c516d2d66089b4a00e816f359e0ce93e0efbb27)
- A hajtórúd / forgattyú sugarának aránya λ=lr{\ displaystyle \ lambda = {\ frac {l} {r}}}
Felírhatjuk a geometriai összefüggéseket:
(1) (2) (3)
OH=r.sénnemθ {\ displaystyle \ textstyle OH = r.sin \ theta \ \}
HNÁL NÉL=r.vs.osθ {\ displaystyle \ textstyle HA = r.cos \ theta \ \}
HB=HO+OB=OB+HO=x-r.sénnemθ{\ displaystyle \ textstyle HB = HO + OB = OB + HO = xr.sin \ theta}
A Pitagorasz-tétel így ad: let (4)NÁL NÉLB2=HB2+HNÁL NÉL2 {\ displaystyle \ textstyle AB ^ {2} = HB ^ {2} + HA ^ {2} \ \}
HB=NÁL NÉLB2-HNÁL NÉL2{\ displaystyle \ \ textstyle HB = {\ sqrt {AB ^ {2} -HA ^ {2}}}}![{\ displaystyle \ \ textstyle HB = {\ sqrt {AB ^ {2} -HA ^ {2}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ba2679fc41dfadcb725f88a2c7536865ad79eff2)
Két esetet kell megkülönböztetnünk: a dugattyú tengelye egybeeshet a forgattyú tengelyével, vagy sem.
Egyidejű tengelyek esete
A (4) bekezdésben szereplő (2) és (3) ponttal való helyettesítéskor onnan származik:
honnanx-r.sénnemθ=l2-r2kötözősaláta2θ{\ displaystyle \ textstyle xr.sin \ theta = {\ sqrt {l ^ {2} -r ^ {2} \ cos ^ {2} \ theta}}}![{\ displaystyle \ textstyle xr.sin \ theta = {\ sqrt {l ^ {2} -r ^ {2} \ cos ^ {2} \ theta}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/f523c6c39dd29e1a295c0843b176886bd5f7b302)
x=r(sénnemθ+λ2-vs.os2θ){\ displaystyle \ \ displaystyle x = r (sin \ theta + {\ sqrt {\ lambda ^ {2} -cos ^ {2} \ theta}})}![{\ displaystyle \ \ displaystyle x = r (sin \ theta + {\ sqrt {\ lambda ^ {2} -cos ^ {2} \ theta}})}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/c7c1db8c8ae66bb76e413bc038a44846a8babc0e)
Nem egyidejű tengelyek esetei
Jegyezze fel a tengelyek közötti eltolást és adja meg a következőket:
d{\ displaystyle d}
ϵ{\ displaystyle \ epsilon}![\ epsilon](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/c3837cad72483d97bcdde49c85d3b7b859fb3fd2)
d=ϵ.r{\ displaystyle \ d = \ epsilon .r}![{\ displaystyle \ d = \ epsilon .r}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/6e211c741f1b2a39668388de319fbf70bdbf2576)
A fenti kapcsolatok változatlanok maradnak, kivéve a (2) pontot, amely:
HNÁL NÉL=r.kötözősalátaθ+d=r(kötözősalátaθ+ϵ){\ displaystyle \ textstyle HA = r. \ cos \ theta + d = r (\ cos \ theta + \ epsilon)}![{\ displaystyle \ textstyle HA = r. \ cos \ theta + d = r (\ cos \ theta + \ epsilon)}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/67262023f9a991dcacd890f37508fc636950d153)
A (2) helyettesítésével (4) a következőket kapjuk:
x=r(bűnθ+λ2-(kötözősalátaθ+ϵ)2){\ displaystyle \ displaystyle x = r (\ sin \ theta + {\ sqrt {\ lambda ^ {2} - (\ cos \ theta + \ epsilon) ^ {2}}})}![{\ displaystyle \ displaystyle x = r (\ sin \ theta + {\ sqrt {\ lambda ^ {2} - (\ cos \ theta + \ epsilon) ^ {2}}})}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ea5d158c0a9b57f6d94740520a5c65b8bbbf939f)
Sebesség
A sebességet a fenti függvény levezetésével kapjuk meg:
θ{\ displaystyle \ theta}
x′=dxdθ=rkötözősalátaθ+12⋅(-2)⋅r2kötözősalátaθ⋅(-bűnθ)l2-r2kötözősaláta2θ=r(kötözősalátaθ+sénnemθkötözősalátaθλ2-kötözősaláta2θ){\ displaystyle {\ begin {array} {lcl} x '& = & {\ frac {dx} {d \ theta}} \\ & = & r \ cos \ theta + {\ frac {{\ frac {1} {2}} \ cdot (-2) \ cdot r ^ {2} \ cos \ theta \ cdot (- \ sin \ theta)} {\ sqrt {l ^ {2} -r ^ {2} \ cos ^ { 2} \ theta}}} \\ & = & r (\ cos \ theta + {\ frac {sin \ theta \ cos \ theta} {\ sqrt {\ lambda ^ {2} - \ cos ^ {2} \ theta }}}}) \ end {tömb}}}
A sebesség az idő függvényében θ(t)=ω⋅t{\ displaystyle \ theta (t) = \ omega \ cdot t}
v=dxdt=dxdθ⋅dθdt=dxdθ⋅ ω=x′⋅ω=ω⋅r(kötözősalátaθ+sénnemθkötözősalátaθλ2-kötözősaláta2θ)=ω⋅rkötözősalátaθ(1+bűnθλ2-kötözősaláta2θ){\ displaystyle {\ begin {array} {lcl} v & = & {\ frac {dx} {dt}} = {\ frac {dx} {d \ theta}} \ cdot {\ frac {d \ theta} { dt}} = {\ frac {dx} {d \ theta}} \ cdot \ \ omega \\ & = & x '\ cdot \ omega = \ omega \ cdot r (\ cos \ theta + {\ frac {sin \ theta \ cos \ theta} {\ sqrt {\ lambda ^ {2} - \ cos ^ {2} \ theta}}}) \\ & = & \ omega \ cdot r \ cos \ theta (1 + {\ frac { \ sin \ theta} {\ sqrt {\ lambda ^ {2} - \ cos ^ {2} \ theta}}})} end {tömb}}}
Gyorsulás
x″=d2xdθ2=r(-bűnθ+kötözősaláta2θ-bűn2θλ2-kötözősaláta2θ-bűnθkötözősalátaθ⋅12⋅(-2)⋅kötözősalátaθ⋅(-bűnθ)(λ2-kötözősaláta2θ)3)=r(-bűnθ+kötözősaláta2θ-bűn2θλ2-kötözősaláta2θ-bűn2θkötözősaláta2θ(λ2-kötözősaláta2θ)3){\ displaystyle {\ begin {tömb} {lcl} x '' & = & {\ frac {d ^ {2} x} {d \ theta ^ {2}}} \\ & = & r (- \ sin \ theta + {\ frac {\ cos ^ {2} \ theta - \ sin ^ {2} \ theta} {\ sqrt {\ lambda ^ {2} - \ cos ^ {2} \ theta}}} - {\ frac {\ sin \ theta \ cos \ theta \ cdot {\ frac {1} {2}} \ cdot (-2) \ cdot \ cos \ theta \ cdot (- \ sin \ theta)} {\ balra ({\ sqrt {\ lambda ^ {2} - \ cos ^ {2} \ theta}} \ right) ^ {3}}}) \\ & = & r (- \ sin \ theta + {\ frac {\ cos ^ {2 } \ theta - \ sin ^ {2} \ theta} {\ sqrt {\ lambda ^ {2} - \ cos ^ {2} \ theta}}} - {\ frac {\ sin ^ {2} \ theta \ cos ^ {2} \ theta} {\ balra ({\ sqrt {\ lambda ^ {2} - \ cos ^ {2} \ theta}} \ jobbra) ^ {3}}}) \ end {tömb}}}![{\ displaystyle {\ begin {tömb} {lcl} x '' & = & {\ frac {d ^ {2} x} {d \ theta ^ {2}}} \\ & = & r (- \ sin \ theta + {\ frac {\ cos ^ {2} \ theta - \ sin ^ {2} \ theta} {\ sqrt {\ lambda ^ {2} - \ cos ^ {2} \ theta}}} - {\ frac {\ sin \ theta \ cos \ theta \ cdot {\ frac {1} {2}} \ cdot (-2) \ cdot \ cos \ theta \ cdot (- \ sin \ theta)} {\ balra ({\ sqrt {\ lambda ^ {2} - \ cos ^ {2} \ theta}} \ right) ^ {3}}}) \\ & = & r (- \ sin \ theta + {\ frac {\ cos ^ {2 } \ theta - \ sin ^ {2} \ theta} {\ sqrt {\ lambda ^ {2} - \ cos ^ {2} \ theta}}} - {\ frac {\ sin ^ {2} \ theta \ cos ^ {2} \ theta} {\ balra ({\ sqrt {\ lambda ^ {2} - \ cos ^ {2} \ theta}} \ jobbra) ^ {3}}}) \ end {tömb}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/fa41c0f65ab5fd78432484596c3711d33a4ebcf6)
Gyorsulás az idő függvényében:
nál nél=d2xdt2=ddtdxdt=ddt(dxdθ⋅dθdt)=ddθ(dxdθ)⋅(dθdt)2+dxdθ⋅d2θdt2=d2xdθ2⋅(dθdt)2+dxdθ⋅d2θdt2=d2xdθ2⋅ω2+dxdθ⋅0=x″⋅ω2{\ displaystyle {\ begin {array} {lcl} a & = & {\ frac {d ^ {2} x} {dt ^ {2}}} = {\ frac {d} {dt}} {\ frac { dx} {dt}} = {\ frac {d} {dt}} ({\ frac {dx} {d \ theta}} \ cdot {\ frac {d \ theta} {dt}}) \\ & = & {\ frac {d} {d \ theta}} ({\ frac {dx} {d \ theta}}) \ cdot ({\ frac {d \ theta} {dt}}) ^ {2} + {\ frac {dx} {d \ theta}} \ cdot {\ frac {d ^ {2} \ theta} {dt ^ {2}}} \\ & = & {\ frac {d ^ {2} x} {d \ theta ^ {2}}} \ cdot ({\ frac {d \ theta} {dt}}) ^ {2} + {\ frac {dx} {d \ theta}} \ cdot {\ frac {d ^ {2 } \ theta} {dt ^ {2}}} \\ & = & {\ frac {d ^ {2} x} {d \ theta ^ {2}}} \ cdot \ omega ^ {2} + {\ frac {dx} {d \ theta}} \ cdot 0 \\ & = & x '' \ cdot \ omega ^ {2} \\\ end {tömb}}}![{\ displaystyle {\ begin {array} {lcl} a & = & {\ frac {d ^ {2} x} {dt ^ {2}}} = {\ frac {d} {dt}} {\ frac { dx} {dt}} = {\ frac {d} {dt}} ({\ frac {dx} {d \ theta}} \ cdot {\ frac {d \ theta} {dt}}) \\ & = & {\ frac {d} {d \ theta}} ({\ frac {dx} {d \ theta}}) \ cdot ({\ frac {d \ theta} {dt}}) ^ {2} + {\ frac {dx} {d \ theta}} \ cdot {\ frac {d ^ {2} \ theta} {dt ^ {2}}} \\ & = & {\ frac {d ^ {2} x} {d \ theta ^ {2}}} \ cdot ({\ frac {d \ theta} {dt}}) ^ {2} + {\ frac {dx} {d \ theta}} \ cdot {\ frac {d ^ {2 } \ theta} {dt ^ {2}}} \\ & = & {\ frac {d ^ {2} x} {d \ theta ^ {2}}} \ cdot \ omega ^ {2} + {\ frac {dx} {d \ theta}} \ cdot 0 \\ & = & x '' \ cdot \ omega ^ {2} \\\ end {tömb}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/59b893c5e1e8a1e714aa15a5d33f77780139b65e)
A nyomaték és az erő kapcsolata
Az elfogyasztott és átadott erő egyenlőségét írják . A fenti egyenlet helyettesítésével jön:
F⋅v=VS⋅ω{\ displaystyle F \ cdot v = C \ cdot \ omega}![{\ displaystyle F \ cdot v = C \ cdot \ omega}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/3f014d3bd0c93c9d1f7e146388220569b7714867)
F⋅ω⋅rkötözősalátaθ(1+bűnθλ2-kötözősaláta2θ)=VS⋅ω{\ displaystyle F \ cdot \ omega \ cdot r \ cos \ theta (1 + {\ frac {\ sin \ theta} {\ sqrt {\ lambda ^ {2} - \ cos ^ {2} \ theta}}}) = C \ cdot \ omega}![{\ displaystyle F \ cdot \ omega \ cdot r \ cos \ theta (1 + {\ frac {\ sin \ theta} {\ sqrt {\ lambda ^ {2} - \ cos ^ {2} \ theta}}}) = C \ cdot \ omega}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ad44968d4b5c27a3275f6c0c6c8fb82f3f2da183)
Honnan :
VS=F⋅rkötözősalátaθ(1+bűnθλ2-kötözősaláta2θ){\ displaystyle C = F \ cdot r \ cos \ theta (1 + {\ frac {\ sin \ theta} {\ sqrt {\ lambda ^ {2} - \ cos ^ {2} \ theta}}})}![{\ displaystyle C = F \ cdot r \ cos \ theta (1 + {\ frac {\ sin \ theta} {\ sqrt {\ lambda ^ {2} - \ cos ^ {2} \ theta}}})}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/072e9c5a31cbe70ec6b4c5872666324881dab6fd)
Ha a rendszerünk az óramutató járásával megegyező irányba fordul (ellentétben a ábrával)
θh=-θ ,bűnθh=-sénnemθ ,kötözősalátaθh=vs.osθ{\ displaystyle \ theta _ {h} = - \ theta \, \ sin \ theta _ {h} = - sin \ theta \, \ cos \ theta _ {h} = cos \ theta}![{\ displaystyle \ theta _ {h} = - \ theta \, \ sin \ theta _ {h} = - sin \ theta \, \ cos \ theta _ {h} = cos \ theta}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/d2ae952d1ee88d7f6731f1dacfca88b6cf775e8d)
és:
VS=F⋅rkötözősalátaθh(1-bűnθhλ2-kötözősaláta2θh){\ displaystyle C = F \ cdot r \ cos \ theta _ {h} (1 - {\ frac {\ sin \ theta _ {h}} {\ sqrt {\ lambda ^ {2} - \ cos ^ {2} \ theta _ {h}}}})}![{\ displaystyle C = F \ cdot r \ cos \ theta _ {h} (1 - {\ frac {\ sin \ theta _ {h}} {\ sqrt {\ lambda ^ {2} - \ cos ^ {2} \ theta _ {h}}}})}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/c03d7ed44888f5fa8438084f3086ca3c11128f42)
Megjegyzések és hivatkozások
-
[PDF] (de) Klaus Grewe ( szerk. ), „ Die Reliefdarstellung einer antiken Steinsägemaschine aus Hierapolis in Phrygien und ihre Bedeutung für die Technikgeschichte. Internationale Konferenz 13. - 16. 2007. június, Isztambul ” , Bautechnik im antiken und vorantiken Kleinasien , Isztambul, Ege Yayınları / Zero Prod. Ltd., byzas, vol. 9,2009, P. 429–454 (429) ( ISBN 978-975-807-223-1 , online olvasás )
-
(in) Tullia Ritti Klaus Grewe és Paul Kessener: " Vízzel működő kőfűrészmalom domborműve volt a Hierapoliszi szarkofágban és annak következményei " , Journal of Roman Archaeology , vol. 20,2007, P. 138–163 (161)
-
(es) Klaus Grewe, „ La máquina romana de serrar piedras. A sierra de piedras de la antigüedad bajorrelieve-ben történő ábrázolása, Hierápolis de Frigia y su relevancia para la historia técnica ” , Las técnicas y las construcciones de la Ingeniería Romana , v. Congreso de las Obras,2010, P. 381–401 ( online olvasás )
-
Bertrand Gille , A reneszánsz mérnökei: Thesis History , Párizs, Seuil , koll. "Ponttudományok", 1960, 1978, 282 o. ( ISBN 978-2-02-004913-9 és 2-02-004913-9 )
-
„ Ez nem változtat a kinematika a dugattyú ” on mce-5.com/ (hozzáférhető a 1 -jén október 2016 )
Lásd is
Kapcsolódó cikkek
Külső linkek
<img src="https://fr.wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1x1" alt="" title="" width="1" height="1" style="border: none; position: absolute;">