|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
PHÒNG KHÁM LAO ĐỘNG TRẺ EM
Chống lại lực ly tâm. Phòng thí nghiệm Khoa học Trẻ em
Cẩm nang / Phòng thí nghiệm Khoa học dành cho Trẻ em Hãy nói về một hiện tượng vật lý gây ra nhiều rắc rối cho tất cả những người điều hành mô hình và kỹ thuật viên. Tên của anh ấy là sự mất cân bằng. Chúng tôi cũng sẽ cung cấp vũ khí có thể được sử dụng để đánh bại anh ta. Cô ấy đang quấy rầy ai? Lực ly tâm là gì thì kể cả những người chưa học về cơ khí cũng biết. Rốt cuộc, mọi người phải xoay một món đồ chơi được buộc bằng một sợi chỉ trên ngón tay của họ. Lực mà đồ chơi kéo bạn bằng ngón tay là lực ly tâm. Nói đúng hơn, lực ly tâm là lực tác dụng lên trục quay của một vật quay. Các lực như vậy đi kèm với bất kỳ chuyển động quay nào. Nhưng ai cần phải chiến đấu với họ và tại sao? Trước hết, câu hỏi này có thể được trả lời bởi một người tự giặt quần áo trong máy giặt. Hãy nhớ cách vắt đồ giặt trong quá trình giặt máy. Nếu đồ giặt bên trong trống quay - máy ly tâm - được đóng gói kém, máy bắt đầu rung và ầm ầm như thể muốn biến thành một chiếc ô tô nhỏ. Ai đang đẩy cô ấy từ bên trong? Tất nhiên, lực ly tâm tác động từ vải lanh đã đi lạc thành một cục. Chúng ta phải chế ngự nó - dừng máy và trải đồ giặt đều hơn. Điều tốt là máy ly tâm không quay quá nhanh: 300-500 vòng / phút, vì vậy nó có thể dừng lại chỉ bằng một nút bấm. Nhưng trong công nghệ, thỉnh thoảng chúng ta bắt gặp tốc độ quay cao hơn nhiều và khối lượng quay khổng lồ. Sau đó, lực ly tâm không cân bằng có thể gây ra tác hại nghiêm trọng. Chúng gây rung động, tăng ma sát và làm mòn các ổ đỡ. Kết quả là máy nhanh hỏng. Trong một số trường hợp, lực ly tâm có thể không cho phép tảng đá đạt được tốc độ quay mong muốn. Hãy tiến hành một thí nghiệm nhỏ: lấy một động cơ vi điện và gắn các tiếp điểm của nó vào các cực của pin. Lắng nghe tiếng vo vo nhỏ của một cánh quạt đang quay: vận tốc góc của nó là khoảng 70 vòng/phút. Bây giờ chúng ta hãy thử trang bị bánh đà cho động cơ. Để bắt đầu, hãy cắt bánh xe ra khỏi cục tẩy một cách thô bạo bằng tay, đánh dấu tâm của nó bằng bút chì bằng mắt và đặt nó lên trục với một chút nỗ lực. Hãy khởi động động cơ. Bạn có cảm nhận được nó đập trên tay bạn, âm thanh đã thay đổi như thế nào so với trước đây không? Nó đã trở nên thấp hơn nhiều, vì tốc độ cánh quạt đã giảm 5-10 lần. Điều này là do lực ly tâm không cân bằng được tạo ra bởi bánh đà cao su. Bây giờ đã rõ tại sao phải chiến đấu với lực lượng ly tâm. Làm thế nào để loại bỏ chúng - hay đúng hơn là khỏi hành động không mong muốn của chúng? Sự cân bằng của lực ly tâm tác dụng lên vật quay được gọi là cân bằng trong kỹ thuật. Ví dụ đơn giản nhất về cân bằng là xếp đồ giặt vào máy ly tâm của máy giặt. Đuổi theo một vectơ quay Thật không may, trong phần lớn các trường hợp, việc cân bằng phức tạp hơn nhiều. Lý thuyết cân bằng cánh quạt được phát triển tương đối gần đây - vào năm 1935 - bởi nhà khoa học, thợ máy và thợ đóng tàu xuất sắc A.N. Krylov. Hãy làm quen với những điều cơ bản của lý thuyết này. Cho một vật nhỏ khối lượng m (chất điểm) quay một vòng tròn, mỗi phút thực hiện được n vòng. Trong cơ học, tốc độ quay thường được đo bằng góc quay trong một giây; đại lượng này được gọi là vận tốc góc và được ký hiệu bằng chữ Hy Lạp ω (ô-mê-ga). Trong một phút - 60 giây, trong một vòng quay - 2Pi radian, do đó ω = 2Pi*n/60=0,1n. Kí hiệu là R véc tơ hướng từ trục đến vật quay. Chiều dài của nó bằng bán kính của đường tròn quay nên R được gọi là vectơ bán kính (Hình 1).
Hóa ra vectơ lực ly tâm F có được bằng cách nhân vectơ bán kính với khối lượng cơ thể và với bình phương vận tốc góc: F=m*ω2*R (rõ ràng là các vectơ F và R có cùng hướng). Theo định luật III Newton, lực hướng tâm tác dụng lên một vật quay và giữ nó trên một đường tròn có cùng giá trị nhưng ngược chiều. Nếu cơ thể không thể được biểu diễn dưới dạng một điểm vật chất (đây là phần lớn các cơ thể), thì lực ly tâm được tính theo cách chính xác như vậy, nhưng thay vì R, r được lấy - vectơ bán kính của khối tâm của cơ thể (Hình 1). Trọng tâm là điểm tập trung toàn bộ khối lượng của vật thể. Đối với các vật thể đối xứng (ví dụ: hình trụ hoặc quả bóng), khối tâm trùng với tâm đối xứng. Tuy nhiên, không thể tạo ra một cơ thể đối xứng hoàn hảo, vì vậy vị trí của khối tâm không bao giờ được biết chính xác. Chính vì điều này mà cần phải cân bằng các vật thể quay. Tích của hai yếu tố - vectơ bán kính của khối tâm và khối lượng của vật thể - thường được gọi là vectơ mất cân bằng hoặc đơn giản là sự mất cân bằng: d=m*r. Độ mất cân bằng được đo bằng kg*m. Nó chỉ biến mất khi trục quay đi qua khối tâm. Khi cơ thể quay, vectơ mất cân bằng cũng quay theo nó. sao cho phương của nó trùng với phương của lực ly tâm. Hãy quay trở lại trải nghiệm của chúng ta với bánh đà và thử tính toán sự mất cân bằng và lực ly tâm. Cho bánh đà có khối lượng m=30g, khoảng cách từ trục đến khối tâm r=2 mm. Giá trị mất cân bằng trong trường hợp này là 0,002*0,03=6*10-5 Kilôgam. Nó sẽ có vẻ rất ít. Nhưng giả sử bây giờ rôto quay với tốc độ 4500 vòng / phút (đây là tốc độ quay của động cơ vi điện thông thường). Sau đó ω\u450d XNUMX rad / s và lực ly tâm F \uXNUMXd d *ω2=12N. Tải trọng như vậy là cực kỳ lớn đối với một micromotor: lực ma sát trong các ổ trục sẽ không cho phép rôto quay chút nào. Ngay cả với một bánh đà nhỏ như vậy, nếu nó không cân bằng, micromotor sẽ không thể đạt được tốc độ định mức! Giá trị mất cân bằng nào được chấp nhận và giá trị nào không phụ thuộc chủ yếu vào thiết kế và tốc độ quay của rôto. Một tuabin thủy lực tốc độ thấp nặng hàng chục tấn có thể mất cân bằng 10 kg * m mà không bị hư hại nhỏ nhất, nhưng một tuabin khí, trong đó 30 nghìn vòng / phút không phải là giới hạn, thậm chí 10-6kg * m - quá nhiều.
Nhìn vào hình 2. Đây là một bánh xe có bán kính R bị mất cân bằng d. Giả sử rằng chúng ta có thể đặt thêm các trọng lượng điều chỉnh lên vành bánh xe, chẳng hạn như dán các quả bóng plasticine. Sau đó, rất dễ dàng để bù đắp cho sự mất cân bằng: chỉ cần đặt một miếng plasticine có khối lượng mk=d/R tại điểm A là đủ. Trên thực tế, bây giờ sự mất cân bằng của bánh xe sẽ bằng XNUMX: d=d+RA*d/R=đ. Lưu ý rằng bán kính R có thể được chọn bởi bất kỳ ai, nhưng khối lượng của quả cân hiệu chỉnh cũng sẽ thay đổi. Và ngược lại, nếu khối lượng m'k>=d/R, thì tải bổ sung phải được đặt ở khoảng cách d/m'k từ trung tâm. Hãy nhìn kỹ hơn vào bánh xe ô tô. Trên vành của một số trong số chúng, bạn sẽ thấy các quả cân nhỏ hình bầu dục. Bây giờ bạn nên hiểu mục đích của họ. Tuy nhiên, thường xuyên hơn, khối lượng điều chỉnh không được thêm vào mà bị loại bỏ. Rốt cuộc, thêm một tải khối lượng mk đến một điểm có bán kính véc tơ RA tương đương với việc loại bỏ một tải có cùng khối lượng tại một điểm đối diện hoàn toàn (-RA) (Hình 2). Trong công nghệ, điều này thường được thực hiện: tại điểm mong muốn, một lỗ nông được khoan không vi phạm độ bền của bộ phận cần cân bằng, do đó loại bỏ khối lượng cần thiết. Những lỗ như vậy thường có thể được nhìn thấy trên bánh đà và rôto của động cơ điện. Máy cân bằng trên bàn làm việc của bạn Không chỉ trong các nhà máy chế tạo máy và trong các cửa hàng sửa chữa ô tô, việc cân bằng các bộ phận quay khác nhau là cần thiết. Mọi kỹ thuật viên hoặc nhà tạo mẫu trẻ tuổi đều có thể phải đối mặt với một nhiệm vụ như vậy trong công việc của mình. Nhiều mô hình có một bánh đà. Đây là một chi tiết rất hữu ích: bánh đà có thể làm trơn tru hoạt động không đều của động cơ. Mặt khác, một bánh đà không cân bằng sẽ gây ra nhiều rung động và ngăn động cơ lấy đà. Tất cả những lợi thế của bánh đà chỉ có thể được sử dụng bằng cách cân bằng cẩn thận. Một chiếc máy đơn giản mà chúng tôi mang đến cho bạn sẽ giúp bạn điều này. Nó là một lò xo phẳng được cố định ở một đầu, trên đó gắn một động cơ vi mô có bánh đà cân bằng (Hình 3). Là một lò xo, bạn có thể lấy tấm tiếp điểm từ rơle cũ. Nên gắn một chiếc dằm dài và nhẹ hoặc một chiếc ống hút có đầu nhọn vào đầu của nó. Bật động cơ: một rung động sẽ ngay lập tức bắt đầu, cường độ của nó sẽ được báo cáo bằng cách xoay đầu ống hút. Để đo nó, đặt một thước đo trong suốt có thang đo milimet gần đầu. Khi động cơ quay lên, phạm vi này sẽ tăng hoặc giảm trở lại. Có thể ở tốc độ tối đa, đầu sẽ gần như bất động. Tất nhiên, không phải vì lực ly tâm đã biến mất: chỉ là độ nhạy của lò xo đối với rung động tần số cao là tương đối nhỏ. Vì lý do này, độ dao động lớn nhất của đầu dao động được đo "trên bánh lái tự do" - trong quá trình hãm động cơ sau khi tắt nguồn. Chiều dài của ống hút, độ dày của lò xo và vị trí đặt động cơ trên đó phải được chọn sao cho nhịp càng lớn càng tốt, từ đó tăng độ nhạy cho thiết bị của bạn. Vì vậy, độ lớn của sự mất cân bằng được đo bằng chuyển động của đầu ống hút. Tất nhiên, chúng tôi không biết chính xác mức độ mất cân bằng tương ứng với khoảng cách 7 mm (thiết bị của chúng tôi không có thang chia độ), nhưng chúng tôi có thể tự tin nói rằng khoảng cách càng lớn thì độ mất cân bằng càng lớn. Bây giờ bạn cần tích trữ plasticine và bắt đầu cân bằng. Tuy nhiên, đầu tiên chúng ta vạch ra một kế hoạch để "đuổi theo" véc tơ mất cân bằng. Hãy biểu diễn nó dưới dạng tổng các hình chiếu lên hai trục vuông góc: d=dx+dy (Hình 3).
Các trục này (OX và OY) phải được vẽ hoàn toàn tùy ý trên bánh đà trước khi cân bằng. Ta sẽ lần lượt bù các thành phần mất cân bằng: đầu dx, sau đó dy. Bằng cách đặt một trọng số hiệu chỉnh tại bất kỳ điểm A nào trên trục OX, chúng ta không thay đổi thành phần dy - sau cùng OA vuông góc với HĐH; chỉ d sẽ thay đổix. Di chuyển một miếng plasticine dọc theo trục OX, tìm vị trí của nó tại đó độ xoay của đầu (và cùng với đó là sự mất cân bằng) là nhỏ nhất. Nếu điểm này gần với vành bánh đà, hãy lấy một miếng lớn hơn; nếu gần trung tâm - nhỏ hơn. Chỉ cần lưu ý rằng bạn cần di chuyển quả nặng plasticine mà không cần tháo bánh đà ra khỏi trục. Nói chung, nếu sau khi bắt đầu cân bằng, bạn vì lý do nào đó thay đổi vị trí của bánh đà trên trục, bạn sẽ phải bắt đầu cân bằng lại. Sau khi đạt được độ xoay tối thiểu của ống hút, hãy lấy một miếng plasticine khác và lặp lại quy trình tương tự, chỉ bây giờ với trục y (tất nhiên, trọng lượng đầu tiên phải giữ nguyên vị trí của nó). Như vậy, không làm thay đổi thành phần mất cân bằng dx, giảm càng nhiều càng tốt thành phần dy. Vì tổng mất cân bằng d = (dx2+dy2)0.5, do đó, nó có thể được loại bỏ hoàn toàn. Tuy nhiên, trên thực tế, khôngx, cũng khôngy không được bù với độ chính xác tuyệt đối, do đó không thể mong đợi sự biến mất hoàn toàn của rung động. Để giảm thiểu nó, việc điều chỉnh các thành phần mất cân bằng được thực hiện nhiều lần liên tiếp. Ngoài ra, bản thân phép đo có thể được thực hiện theo một cách khác: đầu tiên xác định hướng mất cân bằng, sau đó bù cho nó. Tác giả: M.Markish
▪ Một mặt trời nhỏ trong xô nước
Da nhân tạo để mô phỏng cảm ứng
15.04.2024 Cát vệ sinh cho mèo Petgugu Global
15.04.2024 Sự hấp dẫn của những người đàn ông biết quan tâm
14.04.2024
▪ Polyphenol trong rượu giúp duy trì răng và nướu khỏe mạnh ▪ Việc phát hành chip memristor bị trì hoãn ▪ Vận chuyển gây ô nhiễm không khí ▪ Máy bộ đàm Motorola TLK110 Sóng LTE ▪ Da điện tử cảm nhận xúc giác
▪ phần của trang web Điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện. Lựa chọn bài viết ▪ bài báo Ba mươi miếng bạc. biểu hiện phổ biến ▪ Các nước giải phóng có những con đường phát triển nào? Câu trả lời chi tiết ▪ bài báo Trade Marketing Manager. Mô tả công việc ▪ bài viết Máy hàn cỡ nhỏ. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện
Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web
www.diagram.com.ua |
Chúng tôi giới thiệu các bài viết thú vị razdela 
Xem các bài viết khác razdela 
Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:
Tất cả các ngôn ngữ của trang này