Engineering
Mechanizm szybkiego powrotu
Korba obraca się równomiernie, a mimo to suwak skrawa powoli i szybko wraca. Zmień promień korby i obserwuj stosunek czasów skoków; ustaw siłę skrawania i zobacz, jak moment silnika rośnie w wolnym skoku, podczas gdy koło swoją bezwładnością przeprowadza suwak przez szybki powrót.
Co się dzieje
Napęd strugarki poprzecznej. Silnik obraca duże koło zębate; jego czop korbowy, odległy o r od środka, ślizga się w rowku dźwigni wahającej się wokół osi położonej d = 0,45 m poniżej środka koła. Dźwignia o długości 1 m porusza suwak za pośrednictwem sworznia, który przesuwa się w rowku suwaka. Dźwignia zmienia kierunek wahań tam, gdzie styka się z okręgiem zataczanym przez czop korbowy, sin α = r/d: po dalszej stronie koła, przez π + 2α każdego obrotu, czop jest daleko od osi wahań i suwak porusza się powoli, skrawając; po bliższej stronie, przez π − 2α, szybko wraca. Przy r = 0,25 m czasy skoków mają się jak 2,2 do 1, a suwak przesuwa się o 2·L·r/d = 1,11 m; przy r = 0,30 m – 2,7 do 1 i 1,33 m.
Gdy w skoku roboczym nóż znajduje się nad przedmiotem obrabianym, na suwak działa siła skrawania: moment silnika rośnie w wolnym skoku – przy czopie na górze do F·L·r/(d + r), czyli 71 N·m przy 200 N – a w każdym skoku siła 300 N wykonuje na przedmiocie o długości 0,6 m pracę skrawania 180 J. Ciężkie koło swoją bezwładnością przeprowadza suwak przez ruch powrotny.
Model: sztywne koło, dźwignia i suwak; czop i sworzeń ślizgają się w rowkach bez tarcia; silnik z ograniczeniem momentu utrzymuje prędkość korby. Ciężary pominięto.
Co wypróbować
Obserwuj stoper: wolny skok i powrót. Skróć korbę i porównaj stosunek; zwiększ siłę skrawania i śledź moment silnika.
Równania modułu
Równania sin α = r/d t_cut = (π + 2α)/ω, t_return = (π − 2α)/ω stroke = 2·L·r/d v_max = L·r·ω/(d ± r) τ = F·L·r/(d + r) (pin at the top)
