|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
어린이 과학 실험실
원심력에 맞서 싸우십시오. 어린이과학실
모든 모델러와 기술자에게 많은 어려움을 주는 물리적 현상에 대해 이야기해 봅시다. 그의 이름은 불균형입니다. 우리는 또한 그를 물리칠 수 있는 무기를 제공할 것입니다. 그녀는 누구를 방해하고 있습니까? 아직 역학을 공부하지 않은 사람도 원심력이 무엇인지 알고 있습니다. 결국 모두 손가락에 실로 묶인 장난감을 돌려야했습니다. 장난감이 손가락으로 당신을 당기는 힘은 원심력입니다. 더 엄밀히 말하면 원심력은 회전체에 의해 회전축에 가해지는 힘입니다. 이러한 힘은 모든 회전에 수반됩니다. 그러나 누가 그들과 싸워야 했으며 왜 그랬습니까? 우선, 이 질문은 세탁기로 직접 세탁하는 사람이 답할 수 있습니다. 기계 세탁 중에 세탁물이 짜지는 방식을 기억합시다. 회전하는 드럼 내부의 세탁물(원심분리기)이 제대로 포장되지 않으면 기계는 마치 작은 자동차로 변하려는 것처럼 덜덜 떨리기 시작합니다. 누가 그녀를 안쪽에서 밀고 있습니까? 물론 덩어리가 된 린넨에서 작용하는 원심력. 우리는 그것을 길들여야 합니다. 기계를 멈추고 세탁물을 더 고르게 깔아야 합니다. 좋은 점은 원심분리기가 너무 빨리 회전하지 않는다는 것입니다: 300-500rpm으로 버튼을 누르면 멈출 수 있습니다. 그러나 기술에서 우리는 이제 훨씬 더 빠른 회전 속도와 거대한 회전 질량을 접하게 됩니다. 그러면 불균형한 원심력이 심각한 피해를 입힐 수 있습니다. 그들은 진동을 일으키고 마찰을 증가시키며 베어링을 마모시킵니다. 결과적으로 기계가 빨리 실패합니다. 경우에 따라 원심력으로 인해 볼더가 원하는 회전 속도를 전혀 얻지 못할 수 있습니다. 작은 실험을 해봅시다. 마이크로 전기 모터를 가져다가 접점을 배터리 극에 부착합니다. 회전하는 회전자의 미묘한 윙윙거리는 소리에 귀를 기울이십시오. 회전자의 각속도는 약 70rpm입니다. 이제 모터에 플라이휠을 장착해 보겠습니다. 먼저 대략적으로 손으로 지우개에서 바퀴를 잘라 내고 연필로 중심을 눈으로 표시하고 약간의 노력으로 샤프트에 올려 놓습니다. 엔진을 켜자. 손에서 어떻게 뛰는지, 소리가 이전과 어떻게 달라졌는지 느껴지시나요? 로터 속도가 5-10배 감소했기 때문에 훨씬 낮아졌습니다. 이는 고무 플라이휠에 의해 생성된 불균형 원심력 때문입니다. 이제 원심력과 싸우는 이유가 분명해졌습니다. 그것들을 제거하는 방법 또는 바람직하지 않은 행동에서 제거하는 방법은 무엇입니까? 회전체에 가해지는 원심력의 균형을 이 기술에서는 균형이라고 합니다. 균형을 잡는 가장 간단한 예는 세탁기의 원심 분리기에 세탁물을 쌓는 것입니다. 회전하는 벡터 추적 불행하게도 대부분의 경우 밸런싱은 훨씬 더 복잡합니다. 로터 밸런싱 이론은 비교적 최근인 1935년에 뛰어난 과학자, 기계공 및 조선업자 A.N. Krylov에 의해 개발되었습니다. 이 이론의 기초에 대해 알아 봅시다. 질량 m(재료 점)의 작은 물체가 분당 n회 회전하면서 원을 그리며 회전한다고 가정합니다. 역학에서 회전 속도는 일반적으로 XNUMX초 동안의 회전 각도로 측정됩니다. 이 양은 각속도라고 불리며 그리스 문자로 표시됩니다. ω (오메가). 60분 - 2초, XNUMX회전 - XNUMXPi 라디안, 따라서 ω = 2Pi*n/60=0,1n. 축에서 회전체로 향하는 벡터를 R로 표시합니다. 길이는 회전원의 반지름과 같으므로 R을 반지름 벡터라고 합니다(그림 1).
원심력 벡터 F는 반경 벡터에 체질량과 각속도의 제곱을 곱하여 얻어집니다. F=m*ω2*R(벡터 F와 R이 같은 방향임을 분명히 알 수 있습니다). 뉴턴의 III 법칙에 따르면 회전하는 물체에 가해지는 구심력과 원을 유지하는 힘은 같은 값이지만 반대 방향입니다. 몸체를 재료 점으로 표시할 수 없는 경우(대부분의 몸체) 원심력은 정확히 동일한 방식으로 계산되지만 R 대신 r이 사용됩니다. 즉 몸체 질량 중심의 반경 벡터입니다(그림 1). 질량 중심은 신체의 전체 질량이 집중되는 지점입니다. 대칭 몸체(예: 원통 또는 공)의 경우 질량 중심은 대칭 중심과 일치합니다. 그러나 완벽하게 대칭적인 몸체를 만드는 것은 불가능하므로 질량 중심의 위치를 정확히 알 수 없습니다. 이 때문에 회전체의 균형이 필요합니다. 질량 중심의 반지름 벡터와 신체 질량의 두 요소의 곱을 일반적으로 불균형 벡터 또는 단순히 불균형이라고 합니다. d=m*r. 불균형은 kg*m 단위로 측정됩니다. 회전축이 질량 중심을 통과할 때만 사라집니다. 본체가 회전하면 불균형 벡터도 함께 회전합니다. 그 방향이 원심력과 일치하도록. 플라이휠에 대한 경험으로 돌아가서 불균형과 원심력을 계산해 봅시다. 플라이휠의 질량 m=30g, 축에서 질량 중심까지의 거리 r=2mm라고 합니다. 이 경우의 불균형 값은 0,002*0,03=6*10입니다.-5 킬로그램. 그것은 아주 작게 보일 것입니다. 그러나 이제 회전자가 4500rpm의 속도로 회전한다고 가정합니다(이는 정확히 기존 마이크로 전기 모터의 회전 속도입니다). 그 다음에 ω\u450d XNUMX rad / s 및 원심력 F \uXNUMXd d *ω2=12N. 이러한 부하는 마이크로 모터에 대해 엄청나게 큽니다. 베어링의 마찰력으로 인해 로터가 전혀 회전하지 않습니다. 이렇게 작은 플라이휠이라도 균형이 맞지 않으면 마이크로 모터가 공칭 속도에 도달할 수 없습니다! 허용되는 불균형 값과 그렇지 않은 값은 주로 로터의 설계 및 회전 속도에 따라 다릅니다. 수십 톤의 저속 수력 터빈은 약간의 손상없이 10kg * m의 불균형을 가질 수 있지만 30rpm이 한계가 아닌 가스 터빈은 10-6kg * m - 너무 많습니다.
그림 2를 보십시오. 여기에 불균형 d가 있는 반지름 R의 바퀴가 있습니다. 예를 들어 스틱 플라스틱 볼과 같이 휠 림에 추가 보정 추를 배치할 수 있다고 가정해 보겠습니다. 그런 다음 불균형을 보상하는 것은 매우 쉽습니다. 점 A에 질량 mk=d/R인 플라스틱 조각을 배치하는 것으로 충분합니다. 실제로 이제 휠 불균형은 XNUMX이 됩니다. d=d+RA*d/R=dd. 반지름 R은 누구나 선택할 수 있지만 보정 추의 질량도 변경됩니다. 그리고 그 반대의 경우, 질량 m'k>=d/R인 경우 추가 하중은 거리 d/m'에 배치되어야 합니다.k 중앙에서. 자동차 바퀴를 자세히 살펴보십시오. 그들 중 일부의 테두리에는 작은 타원형 무게가 표시됩니다. 이제 당신은 그들의 목적을 이해해야 합니다. 그러나 더 자주 수정 매스가 추가되지 않고 제거됩니다. 결국, 질량 m의 하중을 추가하면k 반지름 벡터 R이 있는 점까지A 정반대 지점에서 동일한 질량의 하중을 제거하는 것과 같습니다(-RA) (그림 2). 기술에서 이것은 종종 수행됩니다. 원하는 지점에서 균형을 잡을 부품의 강도를 위반하지 않는 얕은 구멍을 뚫어 필요한 질량을 제거합니다. 이러한 구멍은 전기 모터의 플라이휠과 로터에서 종종 볼 수 있습니다. 책상 위의 밸런싱 머신 다양한 회전 부품의 균형이 필요한 것은 기계 제작 공장과 자동차 수리점에서만이 아닙니다. 모든 젊은 기술자 또는 모델러는 작업에서 그러한 작업에 직면할 수 있습니다. 많은 모델에는 플라이휠이 있습니다. 이것은 매우 유용한 세부 사항입니다. 플라이휠은 엔진의 고르지 않은 작동을 부드럽게 할 수 있습니다. 반면에 균형이 맞지 않는 플라이휠은 많은 진동을 유발하고 엔진이 추진력을 얻지 못하게 합니다. 플라이휠의 모든 장점은 신중하게 균형을 맞춰야 사용할 수 있습니다. 우리가 당신의 관심을 끄는 간단한 기계가 당신을 도울 것입니다. 균형잡힌 플라이휠이 있는 마이크로 모터가 장착된 한쪽 끝에 고정된 평평한 스프링입니다(그림 3). 스프링으로 기존 릴레이에서 접촉판을 가져올 수 있습니다. 끝이 뾰족한 길고 가벼운 가시 또는 빨대를 끝에 부착해야 합니다. 모터를 켜십시오: 진동이 즉시 시작되며 그 크기는 빨대 팁의 스윙으로 보고됩니다. 측정하려면 팁 근처에 밀리미터 눈금이 있는 투명한 눈금자를 놓습니다. 엔진이 회전함에 따라 이 범위는 다시 증가하거나 감소합니다. 최대 속도에서 팁이 거의 움직이지 않을 수 있습니다. 물론 원심력이 사라졌기 때문이 아닙니다. 고주파 진동에 대한 스프링의 민감도가 상대적으로 작을 뿐입니다. 이러한 이유로 팁 진동의 가장 큰 스윙은 전원이 꺼진 후 엔진이 제동되는 동안 "프리휠에서" 측정됩니다. 빨대의 길이, 스프링의 두께 및 엔진의 위치는 스팬이 가능한 한 크게 선택되어야 장치의 감도가 높아집니다. 따라서 불균형의 크기는 빨대 끝의 흔들림으로 측정됩니다. 물론 우리는 얼마나 많은 불균형이 예를 들어 7mm의 스팬에 정확히 일치하는지 알지 못하지만(우리 장치에는 눈금 눈금이 없음) 스팬이 클수록 불균형이 더 크다고 자신있게 말할 수 있습니다. 이제 플라스틱을 비축하고 균형을 잡아야 합니다. 그러나 먼저 불균형 벡터를 "추적"할 계획의 개요를 설명합니다. 두 개의 수직 축에 대한 투영의 합으로 표현해 보겠습니다. d=dx+dy (그림 3).
이러한 축(OX 및 OY)은 균형을 잡기 전에 완전히 임의로 플라이휠에 그려야 합니다. 불균형 구성 요소를 차례로 보상합니다. 첫 번째 dx, 다음 dy. OX 축의 A 지점에 보정 추를 놓으면 구성 요소 d가 변경되지 않습니다.y - 결국 OA는 OS와 직각을 이룹니다. d 만 변경됩니다x. OX 축을 따라 플라스틱 조각을 이동하여 팁의 스윙(및 불균형)이 가장 작은 위치를 찾습니다. 이 지점이 플라이휠 림에 가까우면 더 큰 조각을 사용하십시오. 중앙에 가까우면 더 작습니다. 차축에서 플라이휠을 제거하지 않고 플라스틱 웨이트를 이동해야 한다는 점을 명심하십시오. 일반적으로 밸런싱을 시작한 후 어떤 이유로든 액슬의 플라이휠 위치를 변경하면 밸런싱을 다시 시작해야 합니다. 빨대의 최소 스윙을 달성하면 다른 플라스틱 조각을 가져 와서 동일한 절차를 반복하십시오. 이제 y 축만 사용하십시오 (물론 첫 번째 무게는 그 자리에 있어야 함). 따라서 불균형 성분 d를 변경하지 않고x, 구성 요소 d를 가능한 한 많이 줄입니다.y. 총 불균형 d=(dx2+dy2)0.5, 결과적으로 완전히 제거할 수 있습니다. 그러나 사실 어느 쪽도x, 또는 dy 절대 정확도로 보정되지 않으므로 진동이 완전히 사라지는 것을 기대할 수 없습니다. 이를 최소화하기 위해 불균형 구성 요소의 수정이 연속으로 여러 번 수행됩니다. 또한 측정 자체는 다른 방식으로 수행될 수 있습니다. 먼저 불균형의 방향을 결정한 다음 이를 보정합니다. 저자: M.Markish
▪ 로켓 발사기 ▪ 퀴리 포인트
세계 최고 높이 천문대 개관
04.05.2024 기류를 이용한 물체 제어
04.05.2024 순종 개는 순종 개보다 더 자주 아프지 않습니다.
03.05.2024
▪ 달의 거울에 ▪ Toshiba N300 Pro 및 X300 Pro 하드 드라이브
▪ 기사 듣고, 거짓말을 하지만 측정 방법을 알고! 대중적인 표현 ▪ 기사 리본(패키지)은 언제 어디서 시가에 나타났습니까? 자세한 답변 ▪ 기사 생산 공정 자동화 및 기계화 부서장. 업무 설명서 ▪ 기사 금속 탐지기의 범용 본체 설계. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전 ▪ 기사 전자 키 K1233KT2. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
홈페이지 | 도서관 | 조항 | 사이트 맵 | 사이트 리뷰
www.diagram.com.ua |
흥미로운 기사를 추천합니다 섹션 
다른 기사 보기 섹션 
과학 기술의 최신 뉴스, 새로운 전자 제품:
이 페이지의 모든 언어