Система рычага своими руками
Добавил пользователь Владимир З. Обновлено: 18.09.2024
При равномерном вращении или покое одноплечего рычага сила Р равна P = Q*b/a, где а и b — длины перпендикуляров, опущенных из точки А на направления действия сил Р и Q.
При равномерном вращении или покое двуплечего рычага сила Р равна Р = Q*b/a, где а и b — длины перпендикуляров, опущенных из точки А на направления действия сил Р и Q.
Трехплечий рычаг 1 вращается вокруг неподвижной оси А. Поворот рычага 1 происходит за счет усилия, приложенного к любому из его концов.
Рычаги 1 и 2 свободно вращаются вокруг неподвижной оси А. При перемещении из одного предельного положения в другое рычаг 1, воздействуя на пальцы а или b рычага 2, доводит его до упоров d или с.
Звено 2 вращается вокруг неподвижной оси А. Груз G может свободно перемещаться вдоль штанги а звена 2, которое входит во вращательную пару В с ведущим звеном 3. Фиксация звена 2 производится перемещением груза G с одной стороны штанги на другую: при этом звено 2 ложится то на одну, то на другую опору стойки 1.
Рычаг 2 вращается вокруг оси х — х. Поворот двойного рычага 2 происходит за счет усилия, приложенного к ручке 1.
Рычаг 1 вращается вокруг неподвижной оси A и удерживается в крайних положениях пружиной, воздействующей на ползун 2. При повороте рычага 1 в положение, показанное на чертеже штриховой линией, соприкосновение рычага 1 с ползуном 2 происходит по плоскости а — а. Цилиндр 3 неподвижен.
Вращающийся вокруг оси А шестигранника 3 рычаг 1 может быть закреплен болтом 2 в положении, указанном на чертеже. Ось А расположена эксцентрично, что позволяет уменьшить перекос рычага при закреплении различных по высоте h предметов постановкой шестигранника на ту из граней, при которой перекос будет минимальным.
Двуплечий угловой рычаг 2 вращается вокруг неподвижной оси А и может занимать два положения, показанных на чертеже. В каждом из этих положений он жестко фиксируется ползуном 1, скользящим в неподвижных направляющих. Перемещение ползуна 1 осуществляется винтом 3. Возможность самоотвинчивания винта 3 устраняется контргайкой 4.
Находящийся под воздействием постоянного крутящего момента вал 1, вращающийся вокруг оси х — х, связан с двуплечим рычагом 2. При возвратно-поступательном перемещении собачки 3 в направлении, указанном стрелками, вал 1 поворачивается на пол-оборота. Время срабатывания собачки 3 должно быть несколько меньшим времени поворота вала 1 на пол-оборота.
Вращение рычага 3 вокруг неподвижной оси В осуществляется вращением червяка 1 вокруг оси х — х. Защелка 2 при этом находится в зацеплении с червяком под действием плоской пружины 4. При нажатии на рукоятку а защелки 2 она выходит из зацепления с червяком, и рычаг 3 может поворачиваться свободно вокруг оси В. Для свободного выхода защелки 2 из зацепления с червяком она связана с рычагом 3 промежуточным звеном 5, свободно вращающимся вокруг оси А.
Рычаг 1 вращается вокруг неподвижной оси А. Звено 2 входит во вращательную пару В с рычагом 1 и своей прямолинейной кромкой а — а касается профиля b — b неподвижного кулачка 3. При вращении рычага 1 в направлении, указанном стрелкой, точка С звена 2 переходит в положение С В зависимости от выбранного профиля b — b кулачка 3 могут быть получены различные траектории СС точки С. Пружина 4 осуществляет силовое замыкание механизма.
Двусторонний рычаг 1, состоящий из звеньев а и b, входящих в шарнир B, и храповое колесо 2 вращаются вокруг неподвижной оси А. При повороте рычага а в направлении стрелки поворачивается и храповое колесо 2, а при обратном повороте рычаг а выходит из зацепления с колесом 2 и возвращается в исходное положение.
Рычаг 1 вращается вокруг неподвижной оси A. Храповое колесо 2 вращается независимо от рычага 1 вокруг оси А. Собачки 3 под действием пружин 5 входят последовательно в зацепление с колесом 2, заклиниваясь в вырезе b колеса 2. Пружина 4 одним концом закреплена в точке В колеса 2, а вторым концом — в точке С рычага 1. При вращении в направлении, указанном стрелкой, рычаг 1 своим скошенным краем выводит собачку 3 из зацепления с колесом 2, которое, посредством пружины 4 переводится в следующее положение. Выступ а служит ограничителем движения храпового колеса 2.
Рычаг 1, вращающийся вокруг неподвижной оси A, имеет в точке В шарнирно укрепленную собачку 3. Сектор 2 вращается независимо от рычага 1 вокруг оси А. При движении рычага 1 в направлении, указанном стрелкой, собачка 3 поворачивает сектор 2; при этом взводится пружина 4. Выключение собачки 3 производится нажатием выступа b собачки на палец а. После выключения собачки 3 сектор 2 под действием пружины 4 движется в обратном направлении до упора с.
Рычаг 1 и храповое колесо 3 вращаются независимо друг от друга вокруг неподвижной оси А. При колебательном движении ведущего рычага 1 вокруг оси А собачка 2, укрепленная на рычаге 1, под действием пружины 4 входит в зацепление с храповым колесом 3 и вращает его с остановками. Со стойкой связано кольцо 6, несущее выступ 5. Кольцо 6 может быть укреплено винтом 7 в любом положении относительно хра-пового колеса. Выступ 5 выключает собачку 2 из зацепления с храповым колесом 3. Установкой кольца 6 в различных положениях можно регулировать время остановки храпового колеса.
Рычаг 1 вращается вокруг неподвижной оси A. Палец а рычага 1 скользит в прорези b звена 2. Звено 2 имеет прорезь с, скользящую по неподвижному пальцу d. При отклонении рычага 1 из положения, указанного на чертеже, в любом направлении он возвращается в исходное положение под действием пружины 3.
Рычаг 1 вращается вокруг неподвижной оси А. Ролики а, принадлежащие рычагу 1, перекатываются по плоскости b звена 2. Звено 2 движется прямолинейно вдоль оси А — у. При отклонении рычага 1 из положения, указанного на чертеже, в любом направлении он возвращается в исходное положение под действием пружины 3.
Рычаги 1 и 2 вращаются независимо друг от друга вокруг неподвижной оси А. Рычаг 1 снабжен лапкой с, а рычаг 2 — лапкой а. При вращении рычага 1 в направлении вращения часовой стрелки рычаг 2 неподвижен, так как упирается лапкой а в неподвижный упор b. При вращении рычага 1 в направлении против часовой стрелки рычаг 2 увлекается лапкой с, и оба рычага вращаются. В свободном состоянии под действием пружин 3 и 4 рычаги самоустанавливаются в положении, показанном на чертеже.
Рычаг 1, вращающийся вокруг неподвижной оси A, имеет две лапки а. Рычаг 2, вращающийся вокруг неподвижной оси В, имеет ролик b. При вращении рычага 1 лапки а нажимают на ролик b и поворачивают рычаг 2. При прекращении воздействия на рычаг 1 рычаг 2 под действием пружины 4 устанавливается в положении, указанном на чертеже.
Рычаг 1, вращающийся вокруг неподвижной оси А, входит во вращательные пары В и С со звеньями 4 и 3. Под действием силы Р, приложенной в точке D, рычаг 1 поворачивается вокруг оси А и возвращается при прекращении действия силы в положение, указанное на чертеже, под действием пружины 2. При этом точки D, С, В, Е и F лежат на одной прямой.
Рычаг 1 вращается вокруг неподвижной оси А. Рычаги 2 и 3 вращаются независимо друг от друга вокруг неподвижной оси В. Рычаг 1 снабжен пальцами а, а рычаги 2 и 3 — пальцами b. При качании рычага 1 его пальцы а входят попеременно в соприкосновение с пальцами b рычагов 2 и 3. При этом пружина 4 подводит один из рычагов к пальцу d, сидящему на оси А. При выходе пальцев а и b из соприкосновения рычаги 2 и 3 самоустанавливаются в среднем положении.
Рычаг 1, вращающийся вокруг неподвижной оси A, имеет палец а. Рычаги 2 и 3, связанные пружиной 4, имеют пальцы b. При повороте рычага 1 палец а входит в соприкосновение попеременно с пальцами b рычагов 2 и 3, поворачивая один рычаг вокруг неподвижной оси В и фиксируя другой прижимом пальца b к неподвижному упору d. При выходе пальцев а и b из соприкосновения рычаги 2 и 3 самоустанавливаются в среднем положении.
Рычаг 1, вращающийся вокруг неподвижной оси A, имеет лапки а. Рычаг 2, вращающийся вокруг неподвижной оси В, имеет лапки b. При повороте рычага 2 лапки b входят попеременно в соприкосновении с лапками а рычага 1, поворачивая его вокруг оси А. В исходное положение, показанное на чертеже, рычаги 1 и 2 возвращаются под действием пружины 3.
Рычаг 1, вращающийся вокруг неподвижной оси A, имеет впадину а, а рычаг 2, вращающийся вокруг неподвижной оси В, имеет выступ b. В момент зацепления рычаг 1 находится в положении, указанном на чертеже. В исходном положении рычаг 1 выступом с упирается в выступ b рычага 2. Если вывести рычаг 2 из зацепления, то рычаг 1 возвращается в исходное положение при помощи пружины 3. Пластинчатая пружина 4 прижимает рычаг 2 к рычагу 1.
Рычаг 1 вращается вокруг неподвижной оси А и подпружинивается пластинчатой пружиной 3. Собачка 2 может вращаться вокруг неподвижной оси В в пределах, ограниченных упорами а, и подпружинивается пластинчатой пружиной 4, действующей на упор b собачки 2. В момент зацепления рычаг 1 находится в положении, указанном на чертеже. Если вывести собачку 2 из зацепления с рычагом 7, то последний под действием пружины 3 возвращается в исходное положение на упоре с.
Рычаг 1, вращающийся вокруг неподвижной оси А, имеет хвостовик а, соприкасающийся со щеками b рычагов 2 и 3, вращающихся вокруг оси A. Под действием пружины 4 щеки b рычагов 2 и 3 прижимаются к неподвижному упору е. После отклонения в ту или иную сторону рычаг 1 под действием пружины 4 стремится занять исходное вертикальное положение. Вместо пружины 4 рычаги 2 и 3 могут быть соединены отдельными пружинами с основанием.
Рычаг 1, вращающийся вокруг неподвижной оси В, подпружинивается пластинчатой пружиной 3. Собачка 2 вращается вокруг оси А рычага 1 и подпружинивается пластинчатой пружиной 4, охватывающей палец а рычага 1. В момент закрытия рычаг 1 находится в положении, указанном на чертеже. Если освободить собачку 2, то рычаг 1 под действием пружины 3 возвращается в исходное положение, определяемое упором с. Пружина 4 поворачивает собачку 2 вокруг оси А до захвата этой собачкой пальца b.
С рычагом 1, вращающимся вокруг неподвижной оси А, жестко связан барабан а, охватываемый пружиной 3, конец С которой укреплен на рычаге 1, а конец В — на стойке. При повороте рычага 1 против часовой стрелки он под действием пружины 3 возвращается в исходное положение и стопорится собачкой 2, вращающейся вокруг оси D. При повороте собачки 2 в направлении стрелки она выводится из зацепления с рычагом 1 и последний под действием пружины 3 поворачивается вокруг оси А до соприкосновения с упором b. Пластинчатая пружина 4 прижимает собачку 2 к рычагу 1.
Рычаг 1, вращающийся вокруг неподвижной оси A, имеет палец а и подпружинивается пластинчатой пружиной 4. Звено 2 заканчивается фигурной деталью b, имеющей сложную конфигурацию, с двумя плоскостями d и с, расположенными на различных уровнях. В момент закрытия рычаг 1 находится в положении, указанном на чертеже, т. е. в положении, когда палец а соприкасается с плоскостью d. При нажатии на звено 2 в направлении стрелки рычаг 1 под действием пружины 4 возвращается в исходное положение, показанное на чертеже штриховой линией, т. е. положение, когда палец а находится в соприкосновении с плоскостью с. Пружина 3 возвращает звено 2 в исходное положение.
Рычаг 1 крестообразной формы, вращающийся вокруг неподвижной оси A, подпружинивается пластинчатой пружиной 4. Звено 2 имеет два уголковых выступа а. Концы b креста входят в зацепление с выступами а, которые играют роль стопорных собачек. В момент закрытия рычаг 1 находится в положении, указанном на чертеже. При нажатии на звено 2 в указанном стрелкой направлении рычаг 1 под действием пружины 4 возвращается в исходное положение, показанное на чертеже штриховой линией. При этом конец с рычага 1 соприкасается с концом е звена 2. Рычаг 1 — двойного действия; он может также входить в зацепление с нижним выступом а звена 2. Пружина 3 возвращает звено 2 в исходное положение.
Звено 1, имеющее поперечную прорезь а, скользит в неподвижных направляющих с. Звено 2 заканчивается головкой b, скользящей в направляющей d, ось которой перпендикулярна к оси направляющей с. Винтовая пружина 4 прижимает звено 2 к звену 1. В момент застопоривания звено 1 и звено 2 находятся в положении, указанном на чертеже. Если вывести звено 2 из зацепления, то звено 1 под действием пружины 3 возвратится в исходное положение, изображенное на чертеже штриховой линией.
Ползун 1, скользящий в неподвижных направляющих а, имеет круглое отверстие, в которое может входить цилиндрическое звено 2, движущееся вдоль оси, перпендикулярной к оси направляющей а. Зве¬но 2 подпружинивается пластинчатой пружиной 3. В момент застопоривания ползун 1 и звено 2 находятся в положении, указанном на чертеже. Если нажать на звено 2 через отверстие в стойке, то ползун 1 возвратится посредством пружины 4 в исходное положение, изображенное на чертеже штриховой линией.
Перевод звена 2 из одного положения в другое осуществляется воздействием пальца b рычага 1 на пальцы а звена 2. Звено 2 воздействует непосредственно на ремень, не показанный на чертеже.
Пазы А и В фиксируют крайние положения ручки 1. Перевод звена 2 из одного положения в другое осуществляется воздействием рычага 3 на пальцы а звена 2. Звено 2 воздействует непосредственно на ремень, не показанный на чертеже.
Ключ 1 вращается вокруг неподвижной оси А замка. Пластинка 2 имеет выступы с и лапки b. Между лапками b и запором 5 замка заключены пружины 3. При повороте ключа 1 бородка ключа упирается в лапки b, пластинка 2 скользит вверх, преодолевая сопротивление пружины 3, выступы с поднимаются и запор 5 скользит по неподвижному пальцу 4, осуществляя закрытие рычажного замка .
Перемещение звена 1 замка возможно только при соответствии выступов и впадин ключa 2 профилям пластинок 3. Ключ и его положение относительно пластинок 3 показаны условно.
При повороте рычага 1 в направлении стрелки освобождается выступ а заслонки 2, которая, поворачиваясь вокруг неподвижной оси А, ложится на упорное звено 3. Чтобы возвратить заслонку 2 в исходное положение, звено 3 поворачивают вокруг неподвижной оси B, поднимая пальцем b заслонку до положения, показанного на чертеже.
При повороте ключа 1 звено 2 рычажного механизма замка , преодолевая сопротивление пружины 5 и поворачиваясь вокруг неподвижной оси А, освобождает звено 3. Ключ 1, воздействуя на профиль b, перемещает звено 3 прямолинейно вдоль неподвижных пальцев а. В прорези d звена 3 скользит палец е и рычаг 4, поворачиваясь вокруг неподвижной оси В, производит запирание замка.
Вес предметов бывает таким, что одному, а то и впятером, сдвинуть их с места вручную не получается, а надо. В таких случаях пригодится самодельное приспособление для подъема тяжестей или их перемещения. Ручная лебедка — самое востребованное устройство в таком деле. Для гаража ручную лебёдку своими руками сделать совсем нетрудно даже в домашних условиях. Но сначала нужен расчет и чертеж механизма.
Разновидности подъемных устройств
Общим у блочка для подъема груза и строительного крана является использование идеи увеличения силы – правила рычага. Для того чтобы уравновесить груз на короткой стороне рычага, нужно приложить к длинной его стороне усилие меньше настолько, насколько короткое плечо меньше длинного. Соотношение сил на концах рычага называется передаточным числом.
Уравновесить и даже поднять тяжесть можно с усилием меньше его веса, но проделанный концом длинного рычага путь будет длиннее, чем у короткого, настолько же, насколько меньше сил для подъема было приложено. Выигрыша в работе (F1*L1=F2*L2) нет, но это и не требуется.
Использование закона Архимеда воплощается в разные подъемные механизмы, а как — зависит от назначения подъемника. Конструкции различаются по передаточному числу, принципу передачи усилия, мобильности, прочности, используемой энергии. Самые востребованные для самостоятельного изготовления виды:
- полиспасты;
- барабанные конструкции;
- рычажный механизм.
Чтобы выбрать вид устройства, необходимого для конкретных работ, стоит ознакомиться с их возможностями и ограничениями.
Принцип работы полиспастов
Проще этого устройства для перемещения тяжелых предметов есть только металлический лом. Главный элемент – колесо с фаской по середине внешней поверхности, ось которого закреплена на потолочной балке. Через него можно перекинуть таль, и подъемник с передаточным числом 1 к 1 готов. Для увеличения рычага пропустим таль еще через одно незакрепленное колесо, ось которого соединена с грузом, а таль закрепим наверху конструкции.
Передаточный коэффициент станет равен 2. Теперь прикрепим к потолку еще одно колесо, а конец тали пропустим через него, закрепив на оси нижнего колеса. Передаточный коэффициент станет равным 3. И так далее, добавляя по одному колесу и меняя место крепления тали, можно увеличивать передаточное значение.
Расположение колес относительно друг друга может быть разным.
Наиболее компактны конструкции с одноосным расположением колес. В конструкции таких устройств две обоймы колес. Изучив чертежи полиспаста, своими руками собрать его не составит труда. Потребуются две обоймы:
- траверса;
- скоба для переноски;
- щека для монтажа деталей; колесо (блок);
- упор;
- подшипник;
- втулка;
- ось;
- держатель оси;
- масленка для подшипников;
- ограничитель тали;
- гайка;
- подшипник;
- щека.
Конец тали закрепляется на одной из обойм.
Есть у полиспастов и недостатки. Для увеличения передаточного числа на 1 нужно каждый раз добавлять одно колесо, в результате растет вес механизма. Кроме того, для сгибания троса на каждом колесе тратится сила, снижая КПД устройства. Можно снизить эти потери, увеличив диаметр колес, но одновременно произойдет увеличение веса и габаритов полиспаста. Этих недостатков нет у другого вида подъемников.
Ручные барабанные лебедки
Принцип работы лебедок напоминает простейший рычаг, закрепленный в точке опоры. Если короткое плечо рычага будет поверхностью цилиндра, а груз будет прикреплен к нему тросом, получится лебедка с передаточным числом, равным соотношению длины рычага и радиуса цилиндра. Для исключения обратного вращения на ось ставят храповый механизм с подпружиненной собачкой — трещотка. Собрать такую ручную лебедку своими руками можно по чертежу:
Однако, для большого передаточного числа системы потребуется очень длинная рукоять, а это неудобно. Выход найден в двух разновидностях барабанных лебедок, увеличивающих передаточное число при помощи шестеренок или червячной передачи.
Как сделать лебедку своими руками, используя червячную передачу, можно посмотреть на чертеже:
Трещотка в такой конструкции не нужна, передаточное число, когда гребень червяка проходит по каждому зубу шестерни, равно количеству зубьев шестерни, умноженному на соотношение длины рукояти к радиусу червяка. Но существенным недостатком будет трение между зубцами и гребнем. Требуется постоянная смазка механизма.
С гораздо меньшим трением работает редуктор из шестеренок. При использовании принципа передачи силы парой шестеренок разного диаметра ручную барабанную лебедку своими руками проще всего сделать так:
Обратите внимание, что стопор в таких устройствах необходим. Такая конструкция применяется при небольшой высоте или длине перемещения груза. Увеличить расстояние перемещения поможет тросоукладчик, равномерно распределяющий трос по длине цилиндра. Проще всего результат получить, применяя подпружиненную пластину или стержень, прижимающие трос к барабану:
Рычажные подъемники
Самое популярное применение рычажных подъемных механизмов — это автомобильный домкрат. В качестве универсального устройства его применяют реже, так как высота подъема невелика и ограничена.
Подъем груза происходит в результате многократных небольших перемещений площадки между фиксированными позициями на рейке. В домашнем хозяйстве редко находит применение. Положительным качеством рычажных систем является надежность и долговечность.
Упрощение сборки устройства
В домашних условиях можно использовать подручные материалы и готовые передаточные узлы. Например, трещетка, используемая в автомобиле КАМАЗ для выравнивания тормозного усилия — это готовый червячный передаточный механизм.
Можно надолго избавиться от ручного поднятия тяжестей, если для работы один раз собрать систему мотолебедки своими руками. Для этого надо поставить на ось привода лебедки шестерню, соединив ее цепью с ведущей звездочкой бензопилы на жесткой конструкции корпуса.
Сочетая блоковые механизмы с барабанными лебедками, можно работать, компенсировав недостатки каждого вида подъемников. Например, в полиспастах не предусматривают фиксатор, исключающий обратное движение тали, а барабанные лебеди устраняют это очень просто. Зато угол между вектором подъемной силы и вектором веса у полиспаста может быть практически любым, чем не могут похвастать лебедки.
Можно использовать в хозяйстве покупные подъемники, но, как правило, лебедки нужны там, где магазины далеко — и всегда срочно. Стоит поискать в гараже какие-нибудь детали для выхода из ситуации.
Коммуникативный педагогический тренинг: способы взаимодействия с разными категориями учащихся
Сертификат и скидка на обучение каждому участнику
Городской тур межшкольной конференции
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа с углубленным изучением отдельных предметов №32 г.о.Самара
ученик 4 Б класса
Зиберт Галина Ивановна,
учитель начальных классов
II . Основная часть. Рычаг и его разновидности……………………………. 5
3.1 Рычаги в технике и быту ……………………………………………. ….11
3.2. Лабораторная работа на тему
3.3. Эксперименты в домашних условиях …………………………………13
3.4. Изготовление устройств и моделей, работающих по принципу
Я выдвинул гипотезу - скорее всего, существуют механизмы, которые помогают человеку стать сильнее. (См. слайд 1) .
Цель исследования : выяснить принцип работы простейших механизмов. (См. слайд 1) .
В поисках ответа я обратился к науке физике. Я узнал, что сила самого человека ограничена, поэтому он часто применяет устройства, позволяющие увеличить силу его действия. Такие устройства называют простыми механизмами. К ним относятся: рычаг и его разновидности – блок и ворот; наклонная плоскость и её разновидности - клин и винт.
1. узнать о происхождении и видах рычага;
2. провести опыты с рычагом;
3. с помощью взрослых смоделировать устройства, работающие по принципу рычага;
4. подготовить электронную презентацию по результатам исследования. (См. слайд 1) .
Объект: рычаг.
Предмет: применение рычагов в жизни людей.
Методы : поиск информации в литературе и Интернете, наблюдение, описание и измерение, опытно - экспериментальная работа, моделирование.
II . Рычаг и его разновидности.
Из истории рычага.
Человек – существо разумное. Именно разум всегда давал ему возможность создавать приспособления, делавшие его сильнее или быстрее зверя, жить в условиях, в которых он без этих вещей не мог бы выжить.
Одним из первых таких приспособлений стал рычаг. Ещё первобытный человек превратил обычный шест в инструмент для поднятия тяжестей. Подсунув длинную палку под камень и оперев ее на кусок деревяшки, которая служила опорой, можно было без проблем переместить камень в другое место. Чем длиннее шест, тем легче работать. Изобретение рычага продвинуло первобытного человека по пути его развития.
Мотыга и весло были изобретены человеком для уменьшения силы, которую необходимо было прикладывать для выполнения какой - либо работы. (См. слайд 1) .
В пятом тысячелетии до нашей эры в Месопотамии применялись весы, использовавшие принцип рычага для достижения равновесия.
Без рычага было бы невозможно поднять тяжёлые каменные плиты при постройке пирамид в Древнем Египте. Для возведения пирамиды Хеопса, имеющей высоту 147 м, было использовано 2300000 каменных глыб, самая меньшая из которых имела массу 2,5 т.
Таким образом, мы не знаем ни имени автора рычага, ни точной даты его изобретения. Но с полной уверенностью можем утверждать, что древние люди без математических правил и законов физики придумали и широко использовали простые механизмы, опираясь на свою интуицию и опыт.
2.2 Архимед - механик.
Оценивая роль Архимеда – механика, хочется отметить, что он произвел соответствующие расчеты и сконструировал более сложные механизмы, которые могли усиливать и преобразовывать движения. Благодаря Архимеду человечество научилось спускать на воду большие корабли, строить боевые машины.
2.3 Что такое рычаг.
И все-таки сила человека ограничена, поэтому он часто применяет устройства (или приспособления), позволяющие преобразовать силу человека в силу, существенно большую. Тяжёлый предмет (камень, шкаф, станок), который невозможно передвинуть непосредственно, сдвигают с места при помощи достаточно длинной и прочной палки – рычага.
Рычаг представляет собой твердое тело, способное вращаться вокруг неподвижной опоры. У рычага есть два плеча. Плечо — это расстояние от точки опоры до точки приложения силы. В качестве рычага могут быть использованы лом, доска и тому подобные предметы. Существуют закономерности: (См. слайд 1) .
1)чем длиннее плечо, тем меньше нужно силы, чтобы поднять один и тот же груз;
2) чем длиннее плечо, тем больший путь оно проходит;
3) во сколько раз больше плечо рычага, во столько раз меньше должен быть груз для поддержания равновесия.
Различают два вида рычагов.
У рычага 1-го рода неподвижная точка опоры О располагается между линиями действия приложенных сил, а у рычага 2-го рода она располагается по одну сторону от них. (См. слайд 1) .
Использование рычага позволяет получить выигрыш в силе. Для расчета выигрыша в силе, получаемого с помощью рычага, следует знать правило, открытое Архимедом еще в III в. до н. э.
Итак, для того чтобы уравновесить меньшей силой большую силу, необходимо, чтобы ее плечо превышало плечо большей силы .
С тех пор как Архимед установил правило рычага, оно просуществовало в первозданном виде почти 1900 лет.
Таким образом, в большинстве случаев рычаг применяют для того, чтобы получить выигрыш в силе, т.е. увеличить силу, действующую на тело, в несколько раз.
2. 4.Разновидности рычага
Разновидностями рычага являются два простых механизма: блок и ворот. (См. слайд 1) .
Блок представляет собой устройство, имеющее форму колеса с желобом, по которому пропускают веревку, трос или цепь.
Различают два основных вида блоков — подвижный и неподвижный. (См. слайд 1) .
У неподвижного блока ось закреплена и при подъеме грузов не поднимается и не опускается, а у подвижного блока ось перемещается вместе с грузом. Неподвижный блок не дает выигрыша в силе. Его применяют для того, чтобы изменить направление действия силы. Так, например, прикладывая к веревке, перекинутой через такой блок, силу, направленную вниз, мы заставляем груз подниматься вверх.
Иначе обстоит дело с подвижным блоком. Этот блок позволяет небольшой силой уравновесить силу, в 2 раза большую.
На практике часто применяют комбинацию подвижного блока с неподвижным. Это позволяет изменить направление силового воздействия с одновременным двукратным выигрышем в силе.
Полиспаст представляет собой комбинацию из двух обойм, одна из которых состоит из трех неподвижных блоков, а другая — из трех подвижных блоков. Поскольку каждый из подвижных блоков удваивает силу тяги, то в целом полиспаст дает шестикратный выигрыш в силе.
Ворот состоит из цилиндра (барабана) и прикрепленной к нему рукоятки. Этот простой механизм был изобретен в глубокой древности. Чаще всего его применяли для подъема воды из колодцев. (См. слайд 1) .
Более совершенным механизмом является лебёдка. Она представляет собой сочетание ворота с двумя зубчатыми колёсами разного диаметра. Лебедку можно рассматривать как комбинацию двух воротов. (См. слайд 1) .
III . Практическая часть.
Изучив теоретический материал об истории рычага, о его первооткрывателе, о принципе действия и разновидностях я решил провести исследования.
3.1. Рычаги в технике и в быту.
В нашем современном мире рычаги находят широкое применение как в природе, так и в рукотворном мире, созданном человеком. Практически любой механизм, преобразующий механическое движение, в том или ином виде использует рычаги.
Рычаги встречаются в разных частях тела человека и животных. Это, например, конечности, челюсти. Много рычагов можно увидеть в теле насекомых и птиц.
Рычаги так же распространены и в быту, это и водопроводный кран, и дверь, и различные кухонные приборы. (См. слайд 1) .
Правило рычага лежит в основе действия рычажных весов, различного рода инструментов и устройств, применяемых там, где требуется выигрыш в силе или в расстоянии. (См. слайд 1) .
Выигрыш в силе и в расстоянии мы можем наблюдать при работе с ножницами. Ножницы - это рычаг, ось вращения которого проходит через винт, соединяющий обе половины ножниц. В зависимости от назначения ножниц их устройство бывает различным. Ножницы, предназначенные для резки бумаги, имеют длинные лезвия и почти такой же длины ручки. Для резки бумаги не требуется большой силы, а длинным лезвием удобнее резать по прямой линии. В данном случае мы имеем выигрыш в расстоянии. Ножницы для резки листового металла имеют ручки гораздо длиннее лезвий, так как сила сопротивления металла велика и для ее уравновешивания плечо действующей силы приходится значительно увеличивать. Еще больше разница между длиной ручек и расстоянием режущей части и оси вращения в кусачках, предназначенных для перекусывания проволоки. Очевидно, что в этих случаях имеет место выигрыш в силе. (См. слайд 1) .
Рычаги используются и в других инструментах - это рукоятки тисков и верстаков, рычаги станков, плотницкие инструменты, инструменты спасателей и т. д. (См. слайд 1) .
Конечно же, рычаги различного вида распространены в технике. Самые простые примеры их применения – это рычаг переключения коробки передач в автомобиле , педали автомобиля или трактора, ручной тормоз велосипеда. (См. слайд 1) .
Даже ручка швейной машины и клавиши пианино – это тоже рычаги. (См. слайд 1) .
Все мы любим спорт! И если внимательно посмотреть, то мы увидим, что в этой области также применяются рычаги. Прыжки в высоту с шестом очень наглядный пример, п ри помощи рычага длинной около трех метров и правильного приложения усилия, спортсмен взлетает на головокружительную высоту до шести метров. Кроме этого, рычагами снабжены многие спортивные снаряды. (См. слайд 1) .
На любой строительной площадке работают экскаваторы и башенные подъемные краны - это сочетание рычагов, блоков, воротов. В зависимости от "специальности" краны имеют различные конструкции и характеристики. (См. слайд 1) .
Широкое применение рычаги нашли и в сельском хозяйстве – трактора, комбайны, сеялки и другие механизмы. (См. слайд 1) .
Итак, в большинстве случаев простые механизмы (греч. "механэ" - машина, орудие) применяют для того чтобы получить выигрыш в силе.
3.2. Лабораторная работа
Оборудование : рычаг на штативе, набор грузов, линейка.
Цель : выяснить условия равновесия рычага.
1. Путем вращения гаек на концах рычага уравновесил его так, чтобы он расположился горизонтально.
2. Подвесил три груза к левому плечу рычага на расстоянии 7 см от оси вращения.
3. Путем проб установил место на правом плече рычага, к которому следует подвесить один груз, чтобы уравновесить три предыдущих. Измерил расстояние от этого места до оси вращения.
В результате эксплуатации двух подъемно-поворотных ворот с потолочными направляющими мною была придумана оригинальная
система ворот на четырех рычагах, лишенная основных недостатков типовой конструкции. Ролики в направляющх были большим источником шума, плюс тяжелый ход ворот подтолкнули меня к изменениям. В результате я скрестил две конструкции ворот с нижними рычагами с пружинами и направляющих под потолком и конструкцию которую приглядел в Аргентине с верхними тягами и направляющих в лутке ворот. Направляющие - как источник шума убрал совсем, а оставил рычаги и тяги. По моей задумке функционал будет тот-же но абсолютно без звуков. Ход ворот обещает быть очень легким, так как полностью исключено трение деталей ворот. Поворот осуществляется только осями во втулках с минимальными потерями на трение!
Построенная физическая модель ворот в масштабе 1:10 подтвердила работоспособность моей системы.
Название конструкции Z - система потому, что в открытом состоянии полотно ворот и рычаги образуют букву Z, если смотреть с торца.
Достоинства Z-системы
К безусловным достоинствам данной системы
относится то, что:
1) Весь механизм подъема и поворота ворот собран
на лутке-раме, ворота легко перевозятся на лафете или в разобраном виде службой доставки. Сбоные ворота поставляются в виде набора КИТ
2) Не нужен монтаж направляющих к потолку или раме,
не нужны ролики и подшипники - экономия на монтаже 2000грн. Мои ворота монтируются за 10 мин!
3) Возможность использования ворот в качестве
въездных, то есть вне помещений - на улице, так как
вся конструкция компактно размещена на раме ворот!
4) Бесшумность работы, так как отсутствуют
направляющие и ролики
5) Простота конструкции и легкость хода (ворота на
видео размером 2,3м*2,6м весом 50кг открываются
и закрываются мизинцем!
6) на ворота с легкостью устанавливается привод
7) дешевизна конструкции (на материал ворот пошло менее
4000 грн. дополнительно утепление швов щеточным уплотнителем 195грн погонный метр +1950грн и 360грн пенопласт 30мм)
8) Для привода ворот используются специально
изготовленные пружины и стандартные газовые пружины
9) Взломостойкие ворота обшиваются листовым металлом
10) Ворота могут работать на пружинах, так и на противовесах
Возможность самостоятельного изготовления, сборки и установки ворот
Вы можете заказать готовые ворота и получить их в любой точке Украины в виде набора КИТ. Сборные ворота пересылаю в разобраном виде почтовыми службами в нескольких посылках. Ворота предварительно настроены под ваши размеры и характеристики. Ворота собрали и установили на месте вдвоем за 4 часа. Для установки понадобились 4 дюбеля и болта. Все. Из инструмента ключи на 13, 19, шуруповерт и перфоратор.
Для тех, кто хочет сделать ворота самостоятельно, предлагаю:
чертежи ворот и расчеты рычагов,
комплект пружин с нужными характеристиками сделанные под определенные ворота, комплект втулок и осей, рекомендации по установке амортизаторов, привода и установке противовесов. Подробнее смотрите в разделе УСЛУГИ
УСЛУГИ
Я рад, что Вы оценили мою
Z-систему :)
Вы можете заказать готовые ворота у меня или приобрести необходимые чертежи и расчеты для самостоятельной постройки по Вашим размерам, а также комплект пружин, комплект втулок и осей, рекомендуемые амортизаторы для правильной работы ворот
Для заказа нужны следующие параметры проема:
Притолока (расстояние до потолка) - С.
Может быть равна нулю.
В случае если ворота въездные, на улице
притолоку можно взять оптимальную исходя из
высоты ворот.
Расстояние до стены от края проема - Д.
Минимально 12см. Если стена находится ближе
то придется отступить от нее сузив проем.
Возможна установка ворот прямо в проеме. Для этого придется отступить слева и справа минимум по 12см, а также уменьшить высоту проема на притолоку.
Если притолока равна нулю то чисто технологически ворота придется немного сместить вперед в верхнем положении.
Примеры установки ворот смотрите здесь:
Укажите тип обшивки - профлист, сайдинг, дерево, пластик?
Тип крепления обшивки - как на моем видео - профлист утоплен в плоскости ворот и вокруг него рамка. В этом случае воротина делается из двух сваренных между собой труб. (Наример, для профлиста ПС-10 и ПС-8 подойдут трубы 40*20 и 30*20 или 50*25 и 40*20 - получается полочка 10мм для профлиста. Для винилового сайдинга высотой волны 18мм полочку делаем 20мм используя трубы 50*25 и 30*20.)
В этом варианте толщина ворот равна толщине профиля трубы - 40 или 50мм.
Так как тут сварены две трубы то для снижения веса ворот рекомендуется использовать тонкостенные трубы 1,5-1,8 на крайний случай 2мм толщину стенки.
или
профлист крепится сверху трубы. Получим для примера толщина трубы 40*40 + 10мм профлист сверху. Толщина ворот будет 50мм.
Утепление - есть/нет , примеры:
Обшивка изнутри. Для полистирола экструдера можно никак не обшивать. Он достаточно твердый.
Ворота автоматизируются, примеры:
Поставка комплектующих для самостоятельного изготовления ворот:
35 расчеты чертежи
80 пружины
50 втулки и оси
+ доставка, зависит от веса посылки.
Если заказ в пределах Украины возможно изготовление ворот в разборном варианте:
Дополнительно возможны следующие настройки положения створки ворот в проеме:
Положение створки относительно рамы, размеры а и b - мм
Следует учесть, что при сдвиге ворот от центрального равновесного положения значительно возрастает нагрузка на рычаг и пружины, до двух раз. Поэтому, не рекоменую без крайней необходимости сдвигать ворота и то в пределах до 10-20%
сдвинуто во внутрь сдвинута наружу по ценру
Замеры производите в нескольких местах по высоте и ширине. Выбирайте наименьший размер.
Если стены требуют отделки или штукатурных работ, следует учитывать толщину этого слоя.
То же касается потолка, при замере расстояния С, учитывайте толщину потолочного покрытия, если оно предусмотрено.
Также следует учесть то, что несущую раму - лудку, легче изготовить и установить в проем если она связана по четырем сторонам. Нижняя поперечка - порог фактически находится вровень с уровнем пола и заливается в бетон. Если по причине уже существующего покрытия пола Вы не можете спрятать порог, то есть решение с временно установленной штангой - перемычкой, которая служит связью вертикальный стоек лудки и не мешает движению ворот. После установки в проем штанга срезается. Вот пример установки временной связи.
Для самостоятельной постройки:
1 - Комплект чертежей, список требуемых материалов, инструкции по сборке и рекомендации по нужным характеристикам пружин и амортизаторов - 35$, (учитывайте комиссию банка) или в других валютах по текущему курсу. Документацию готовлю в течении 1-2 дней после оплаты и высылаю по электронной почте. Отвечаю на любые вопросы в процессе строительства по почте или Вайбер, Ватсап.
2 - Комплект пружин изготовленных специально под характеристики Ваших ворот плюс Чертежи, список материалов и инст рукция по сборке.
Мощность и длина пружины напрямую зависит от высоты Ваших ворот и их веса. К сожалению не существует универсальной пружины на все случаи. Каждый комплект рассчитывается исходя из индивидуальных параметров. Но благодаря этому достигается необходимый запас по коэффициенту растяжения и пружина работает в оптимальных условиях. Пружины изготовлены на заводе и обязательно проходят термообработку.
3 - Комплект втулок к осей всего 8 пар. Изготавливается с необходимыми допусками.
Чертежи втулок и осей входят в комплект документации по воротам и при желании Вы можете выточить их у токаря самостоятельно. На сегодня стоимость комплекта 1500 грн. или 55$.
При пересылке денег почтовым переводом пожалуйста включайте комиссию 5% от суммы.
На сегодня решена проблема с оплатой на банковскую карту из за границы Украины.
Покупка готовых ворот:
Теперь ворота Z-система можно доставить к Вам почтой. Реализован вариант сборных ворот.
То есть, Вы получаете комплект для сборки ворот на месте по вашим размерам.
Ворота полностью собраны и настроены под ваши характеристики.
Для сборки требуется минимальный набор инструментов: гаечные ключи на 10, 13, 19, шуруповерт, перфоратор или ударная дрель, уровень.
Собираются и устанавливаются вдвоем в течении 4 часов.
Стоимость готовых ворот зависит от их размера, материала отделки, наличия замков и дополнительной фурнитуры (ручки, щеточный уплотнитель, пенопласт).
Ориентировочно, ворота до 7м2 от 16 000 грн. до 18 000 грн.
Оплата на карту Приват Банка, доставка любым удобным для Вас перевозчиком.
Стоимость пересылки по Украине и заграницу:
Пружины и чертеж высылаю почтовыми службами наложенным платежом или по предоплате по Украине. Стоимость доставки готовых ворот в разобранном виде можно просчитать в калькуляторе службы доставки Интайм, Новая Почта, Деливери, Гюнсел или САТ. Зависит от габарита и веса. Ориентировочно, ворота размерами 3м х 3м поместились в посылку 3м х 0.5м 0.3м весом 85кг и дополнительно, посылка с отделкой из 3-х листов проф. настила 3м х 1,2м х 0,05м вес 20кг.
Стоимость доставки пружин в Беларусь - от 26$, Казахстан - 35$, РФ - 35$. Ход доставки можно проследить по номеру посылки. Сроки доставки от 2 до 3 недель.
До последнего времени, за пределами Украины надежнее и быстрее пересылать деньги было ПОЧТОВЫМ ПЕРЕВОДОМ в любом почтовом отделении. Это относительно быстрый и недорогой способ, деньги приходят в течении 4-24 часов и всего 5% комиссии.
На сегодняшний день решена проблема с переводом денег с карты на карту из за границы Украины. Для РФ используйте системы PaySand , Tinkoff , Банки и другие сервисы по переводу денег связанные с РФ в Украине не работают - санкции. Для других стран - любые виды денежных переводов.
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ
Для просмотра темы не обязательно регистрироваться на сайте, просто продолжайте нажимать на кнопку форума еще раз.
2. Мощность пружин расчитываю исходя из параметров ворот. Заказываю на заводе из спец.стали.
Для больших и массивных ворот, требуются более мощные и дорогие пружины.
3. Параметры рычагов и места установки аммортизаторов расчитываются под конкректные ворота.
Для правильной работы ворот требуется слаженная работа пары – пружины и амортизатора.
Без амортизаторов ворота работают, но не так плавно. Для того, чтобы они фиксировались в верхнем положении, Вам придется поставить максимальную натяжку на пружине, что сказывается на усилии при открывании в нижней точке. Мой совет - 300 грн. на аммортизаторы будут потрачены не зря, взамен Вы получаете комфортную работу, плавный ход и легкость фиксации в верхнем положении. Если ворота более 6м2 понадобятся более мощные аммортизаторы до 500грн.
4. Автоматизация ворот возможна. Есть первый опыт автоматизации при помощи линейного привода. Геннадий из РФ построил ворота и подключил привод.
5. Возможна работа ворот без пружин, но с использованием противовесов.
6 . Возможна работа ворот без пружин, а только на амортизаторах. Но Вам придется придерживать ворота при закрывании и сильнее тянуть при открытии, примерно до середины, так как амортизаторы не работают при таких углах. Только в открытом положении амортизатор выдает максимальное усилие.
Важно! Для самостоятельной постройки
Еще важное уточнение: зачастую, заказчики сталкиваются с проблемой приобрести необходимые профильные трубы, которые я указываю в расчете.
В результате, вместо рекомендованых труб 40*20*1,2 и 30*20*1,2 берут стенку не 1,2 мм, а 2 мм или 3 мм, как следствие - превышение расчетного веса ворот в 2 и более раза . Я делаю запас в 10-20% от расчетного веса, но не в 2 раза. В результате, увеличина нагрузка на пружины и ворота не могут работать в нужном режиме, приходится либо ставить более мощные пружины или увеличивать мощность амортизаторов.
Поэтому, теперь я уточняю, профильные трубы какой толщины есть у Вас в продаже? Нужна труба 40*20 и 30*20, а также какой вариант обшивки Вы планируете (профнастил- толщина листа, листовой металл-толщина, дерево и прочее). Тогда я точно могу расчитать вес ворот и подобрать нужные пружины и амортизаторы.
Так как я свариваю две трубы вместе, то получаю полочку в 10 мм глубиной куда помещается профнастил. Лист утоплен в плоскости ворот. За счет сварки тонкостенные трубы обеспечивают требуемую жесткость конструкции даже при использовании тонкостенных труб 1,2-1,5-1,8 мм. Если таких труб нет в наличии, тогда лучше использовать одиночную трубу 40*40 толщиной стенки 2 мм. Для больших ворот более 3,5 м ширины рекомендую увеличить сечение труб на 50*25, 40*25 или 50*50.
Читайте также: