Engineering
Механізм швидкого повернення
Кривошип обертається рівномірно, але повзун ріже повільно, а повертається швидко. Змініть радіус кривошипа й стежте за відношенням тривалостей ходів; задайте силу різання й подивіться, як момент двигуна зростає на повільному ході, поки колесо за інерцією проносить повзун через швидке повернення.
Що відбувається
Привід поперечно-стругального верстата. Двигун обертає велике зубчасте колесо; палець кривошипа на ньому, на відстані r від центра, ковзає в пазу куліси — важеля, що гойдається навколо осі на d = 0,45 м нижче від центра колеса. Куліса завдовжки 1 м рухає повзун через палець, що входить у паз повзуна. Куліса змінює напрямок гойдання там, де торкається кола, яке описує палець кривошипа, sin α = r/d: на дальньому боці колеса, за π + 2α кожного оберту, палець далеко від осі гойдання, і повзун рухається повільно, виконуючи різання; на ближньому боці, за π − 2α, він швидко повертається. За r = 0,25 м тривалості ходів відносяться як 2,2 до 1, а повзун проходить 2·L·r/d = 1,11 м; за r = 0,30 м — 2,7 до 1 і 1,33 м.
Поки на робочому ході різець перебуває над заготовкою, на повзун діє сила різання: момент двигуна на повільному ході зростає — коли палець у верхній точці, до F·L·r/(d + r), тобто 71 Н·м за сили 200 Н, — і за кожен хід сила 300 Н виконує 180 Дж роботи різання на заготовці завдовжки 0,6 м. Важке колесо за інерцією проносить повзун через зворотний хід.
Модель: жорсткі колесо, куліса й повзун; пальці ковзають у пазах без тертя; двигун з обмеженим моментом тримає швидкість кривошипа. Вагу деталей не враховано.
Що спробувати
Стежте за секундоміром: повільний хід і повернення. Укоротіть кривошип і порівняйте відношення; збільште силу різання й спостерігайте за моментом двигуна.
Рівняння модуля
Рівняння 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)
