Polytechnical Journal - OTEC výukové modely
| Názov: | OTEC: modely výučby. |
| Autor: | Anonymný |
| Referencia: | 1915, ročník 330 (s. 462-465) |
| URL: | http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj330/ar330088 |
R. Father, Secret Mountain Ridge, Berlín.
Pravdepodobne nič nemôže urobiť lekciu podnetnejšou, ako je to, že na prvý pohľad viditeľne preukážeme vhodné modely, na ktorých možno práve diskutovať o práve diskutovaných zákonoch. Hodnota takýchto modelov je o to vyššia, pokiaľ ide o obzvlášť dôležité zákony alebo procesy, ktoré na snímke dokáže zobraziť iba kinematografia. Na základe týchto úvah vychádzam z mojich prednášok o strojovej vede v Königli. Spoločnosť Bergakademie Berlin nechala vykonať množstvo modelov, z ktorých niektoré by som chcela opísať ďalej, pretože o existencii podobných modelov nič neviem. Mimochodom, sú vhodné nielen na ukážky na prednáškach, ale aj na poučné, jednoduché experimenty, ktoré na nich môžu študenti počas cvičných hodín robiť.
I. Model brzdového pásu .
Ak je pás obklopený stacionárnym valcom a jeden zavesený koniec je zaťažený t, druhý zasa T, potom, ako je dobre známe, existuje rovnováha za predpokladu T = t. e μa. Nasledujúci model má ilustrovať použitie tejto vety v rôznych odvetviach strojárstva. Jeho základná štruktúra je nasledovná:
Dva disky a a b (obr. 1 a 1a) sú pevne spojené s hriadeľom, ktorý sa mierne otáča v dvoch guľkových ložiskách. Hriadeľ je možné v prípade potreby držať jednoduchým spôsobom, takže disky a a b sa tiež stanú nepohyblivými. Plechový krúžok c je pripevnený k ložisku najbližšie k väčšiemu disku a a má otvory rovnomerne rozmiestnené po jeho obvode. Ložiská sú umiestnené v hornej časti stĺpikov A, ktoré zase stoja na okolitom liatinovom ráme. Celé to spočíva na drevenom ráme, ktorého nožičky je možné pre úsporu miesta sklopiť pre uloženie. Na demonštráciu na prednáškach sa ukázalo ako praktické zdvihnúť celý model, preto sú podporné bloky viditeľné na obr. 7a.
Disk a je v skutočnosti, ako ukazuje obrázok 1a, dvojitý disk, ktorý sa skladá zo železného disku s plochým vybraním po obvode a dreveného disku, ktorý je na ňom priskrutkovaný s polkruhovým vybraním. Na železný disk je možné umiestniť tenký oceľový pás, a tak je možné ilustrovať chovanie páskovej brzdy pre kladkostroje, zatiaľ čo do drážky dreveného kolesa je možné vložiť lano, ktoré napodobňuje podmienky, ktoré sa vyskytujú v zdvíhacích strojoch s ťažnými kladkami. Disk b slúži ako disk jednotky. Pri určitých experimentoch je okolo neho navinutý kábel, ktorý pomocou závažia na ňom pripevneného nastavuje hriadeľ a tým aj disk a v rotácii.
Prvé použitie: dôkaz vety, že T = t. e μa (obr. 2). Hriadeľ je pripevnený tak, že malé železo v tvare písmena U (m, obr. 8) so svojimi dvoma voľnými koncami objíma jedno rameno disku a, zatiaľ čo je zaskrutkovaná s uzavretým koncom k krúžku c. Oceľový pás alebo oceľové lano je umiestnené na kladke a a na obidvoch koncoch zodpovedajúcim spôsobom zaťažené. Hmotnosti diskov umiestnených na panvici alebo peliet nasypaných do misky sa určia neskôr vážením.
Druhý typ použitia: dôkaz vplyvu a vo vzorci T = t. e μa (obr. 3 a 3a).
Medzi krúžkom c a diskom a je tiež páka d (pozri tiež obrázky 1 a 1a), otočná na hriadeli, ktorú je možné posúvať do rôznych pozícií, napríklad d alebo d '(obr. 3) je možné upraviť. Na druhom konci d je pripevnený veľmi ľahko pohyblivý valec e, ktorý slúži ako vodiaci valec pre oceľový pás. Týmto spôsobom je možné ľahko nastaviť rôzne uhly omotania.
Aj v prípade ťažných zdvíhacích strojov existuje niekedy podstatne väčší uhol zabalenia ako α = π, napríklad v prípade vežových zdvíhacích strojov. Na ilustráciu a preskúmanie týchto vzťahov je možné k základnému rámu jednoduchým spôsobom pripevniť vodiaci kotúč f (obr. 4, pozri tiež obr. 8), ktorý leží v jednej rovine s kotúčom a.
Tretí typ použitia: Ako jednoduchá pásová brzda (obr. 5 a 5a). Hriadeľ je opäť voľne otočný. Disk b je zaťažený hmotnosťou Q a snaží sa otočiť hriadeľom doľava. Pásová brzda na disku a, zaťažená G, tomu čelí. Páka g s ložiskom h (pozri tiež obrázok 8) sa dá ľahko pripevniť k základnému rámu. Jeden koniec brzdového pásu je pripevnený k páke g a druhý koniec ku koncovému bodu páky d. Nastavením d sa dá opäť mierne zmeniť uhol omotania pásovej brzdy. Pomer Q: G sa stanoví vážením. Q je samozrejme možné pripojiť aj takým spôsobom, že cieľom je otočiť hriadeľ s diskami a a b doprava.
Štvrtý typ použitia: Ako diferenciálna brzda (obr. 6 a 6a). Všeobecné podmienky zostávajú rovnaké ako pri jednoduchej páskovej brzde, iba páka g sa nahradí pákou i. Miesto pôsobenia brzdového pásu na ľavom ramene páky i je možné zmeniť tromi spôsobmi (obr. 6).
Piaty typ použitia: Vysvetlenie podmienok v zdvíhacom stroji s trakčnou kladkou (obr. 7 a 7a).
Disk b opäť slúži ako pohonné zariadenie s hmotnosťou Q. Potrebné vzťahy medzi stúpajúcimi | 464 |. Aby sa zabránilo posúvaniu po disku a a klesajúce zaťaženie (Pa: Pn) možno určiť vážením. Vodiaci valček f uvedený na obr. 4 možno tiež znova zapnúť, aby sa zväčšil uhol zabalenia.
Všetky zmeny v jednotlivých druhoch použitia je možné vykonať pomocou najnovšieho dizajnu modelu v niekoľkých jednoduchých krokoch. Vodiaca podložka f a páky g (obr. 5) a i (obr. 6) majú na tento účel vždy svoje vlastné ložisko, ktoré je možné ľahko a rýchlo pripevniť k základnému rámu pomocou čapov a dvoch skrutiek s krídlovými maticami (pozri tiež obr. 8.).
Model vykonal Max Kohl v Chemnitzi.
Mimochodom, model taktiež študentov naučí niečo iné, konkrétne pozerať na koeficienty trenia μ uvedené v vreckových knihách, kalendároch atď. S podozrením a nie nevyhnutne na ne prisahať. Aj to je možno nezanedbateľný úspech takýchto jednoduchých experimentov v praxi.
II. Okamihy zotrvačnosti - model .
Pojem moment zotrvačnosti, najmä povrchov, je často zložitý. Pre niektorých ľudí je ťažké si uvedomiť, že moment zotrvačnosti lúča T alebo I pre určitý zaťažovací stav môže nadobúdať úplne odlišné hodnoty v závislosti od polohy, v ktorej je lúč upnutý alebo podopretý. Aby som to ľahšie pochopil prostredníctvom modelu, išiel som - mimochodom na návrh profesora Dr. E. Jahnke - vychádza z princípu, že vychýlenie tyče je nepriamo úmerné momentu jej zotrvačnosti. V prípade tyče s dĺžkou 1 upnutej na jednej strane a na konci zaťaženej koncentrovanou záťažou P je známa najväčšia deformácia. Ak P, 1 a E zostanú pre rôznych členov nezmenené, potom je .
Základná štruktúra modelu je nasledovná: Na doske je stojan a (obr. 9 a 9a), do ktorého môžu byť pripevnené jeden po druhom rôzne tvarované hranolové bronzové tyče S, ktoré sa ohýbajú pod vplyvom závažia P pripevneného na ich voľný koniec . Čím je priehyb väčší s konštantou P, l a E, tým menší je moment zotrvačnosti a naopak. Teraz išlo o to, vyrovnať sa s čo najmenšími odchýlkami na jednej strane, ale na druhej strane to | 465 | Zviditeľniť priehyby aj na veľké vzdialenosti. Na tento účel bol blízko voľného konca tyče pripevnený malý stojan b, v hlave ktorého je možné medzi bodmi ľahko pohybovať hliníkovým ukazovákom Z (obr. 10). Ukazovateľ je navrhnutý ako veľmi nerovnaká dvojramenná páka. Na konci krátkeho ramena je kladka e (obr. 10), na ktorej spočíva voľný koniec tyče. Vďaka veľmi silnému posunu ukazovateľa na vhodne pripevnenej mierke vidíte, ako sú viditeľné aj malé zákruty z veľkej vzdialenosti.
Aby bolo možné vždy nastaviť ukazovateľ na nulový bod stupnice s rôznymi výškami prierezu a nezaťaženou tyčou, je možné ľahko nastaviť výšku hlavy malého stojanu b pomocou skrutkového zariadenia (obr. 10).
Teraz bolo pre mňa dôležité ukázať zmenu v okamihu zotrvačnosti pri výbere rôznych momentových osí, napr. X - x, y - y, z - z atď. (Obr. 11). Na tento účel má každá tyč tyč v mieste vloženia do stojana a valcovitého vydutia, ktorého stred sa zhoduje s ťažiskom príslušného prierezu tyče (obr. 12). Tyčové ložisko v statore a má prirodzene valcovitý otvor zodpovedajúci tejto pätke. Týmto spôsobom sa dá každá tyč v stojane a mierne otočiť okolo jej ťažiska a možno pohodlne sledovať výslednú zmenu momentu zotrvačnosti.
Obrázok 9a zobrazuje, ktoré prierezy boli zvolené pre tyče. Hlava v stojane a je zboku rozrezaná (obr. 13) a dá sa upnúť pomocou skrutky, aby držala tyče vo vybranej polohe. Aby sme konečne mohli navzájom porovnávať momenty zotrvačnosti jednotlivých tyčí, bola plocha jednotlivých prierezov tyčí urobená úplne rovnako. Iba v prípade tyče s kruhovým prierezom bol zvolený vonkajší priemer rovnako veľký ako priemer tyče s úplným kruhovým prierezom, aby sa preukázalo, že moment zotrvačnosti sa mení iba mierne pri relatívne veľkom otvore.