Zaskakująco niska wydajność maszyny złożonej [Pomoc projektu]

Pracuję nad szkolnym projektem, który wymaga od nas zbudowania złożonej maszyny o mechanicznej przewadze wynoszącej 9. Powinien być w stanie podnieść zupę 10 uncji na trzy lub więcej cali przy użyciu wagi piętnastu groszy. Moja maszyna składa się z pochyłej płaszczyzny z przewagą mechaniczną 3,16 (podstawa wynosi 12 cali, wysokość to 4 cale), ruchomego układu koła pasowego z mechaniczną przewagą 2 oraz systemu kół i osi z przewagą mechaniczną ~ 3.

Oto moja maszyna:

Całkowita przewaga mechaniczna powinna wynosić 19, ale kiedy położyłem ciężary na systemie, okazuje się, że potrzebuję 45 pensów, aby podnieść puszkę, co oznacza, że moja przewaga mechaniczna wynosi 3. Sprawdziłem źródła tarcia, ale nie mogłem znajdź jakąkolwiek notatkę. Mógłbym dodać drugie koło pasowe, aby zwiększyć MA, ale wolałbym rozwiązać problem zamiast wdrożyć łatkę. Każda pomoc byłaby bardzo mile widziana.

mechanical-engineering wheels pulleys

— Mister_Maybe
źródło

Czy podczas wykonywania obliczeń uwzględniłeś masę „przyczepy”, do której wkładasz puszkę? Wygląda trochę solidnie ...

— Solar Mike,

@SolarMike Nie pomyślałem o tym, dzięki. Ale nawet przy masie przyczepy, czy (idealna) przewaga mechaniczna nie wystarczyłaby do podniesienia puszki?

— Mister_Maybe

Potrzebujesz 45 groszy, aby przejść do góry. Ile groszy, żeby zaczął staczać się po rampie? Umieść 44 grosze puszką wysoko na rampie, a następnie zacznij je usuwać. Mój zakład jest mniejszy niż 19 pozostanie. Tarcie statyczne pod obciążeniem zwykle osiąga strasznie wysokie wartości. Założę się, że twoje „łożysko kulkowe” jest miejscem, w którym utkną.

— SF.

„Powinien być w stanie podnieść zupę o pojemności 10 uncji na trzy lub więcej cali” - Opróżnij puszkę! Ale poważnie, wydajność mechaniczna może się szybko spieszyć w maszynach złożonych. Tarcie wózka nie jest konieczne, jeśli podnosisz go prosto do góry. Ale teraz prawdopodobnie potrzebujesz innego elementu złożonego. Oś pióra koła różnicowego nadaje ogromny moment tarcia, ponieważ pióro ma średnicę prawie tak dużą jak szpula. Użyj możliwie małej osi / tulei, siła tarcia będzie mniej więcej taka sama, ale moment obrotowy jest proporcjonalny do promienia osi.

— Phil Sweet

@PhilSweet Thanks! Koło zastąpiłem pokrywką filiżanki kawy, a oś ołówkiem - i zadziałało świetnie!

— Mister_Maybe

Odpowiedzi:

Mam kilka sugestii dotyczących zarządzania siłami:

Spróbuj ustawić kąt rampy i kąt sznurka na tej samej wartości. Zmniejszy to siłę wymaganą do jej podciągnięcia, ponieważ system będzie wykorzystywał koła. jak widzę, przednie koła są podniesione, dlatego linki mają tendencję do utraty siły.

Spróbuj ustawić środek ciężkości obiektu „w linii” ze sznurkiem, aby nie nastąpił żaden moment. Możesz spróbować odłożyć puszkę, aby obniżyć jej środek ciężkości.

— Jem Eripol
źródło

Prześlij nam swoją opinię, abyśmy mogli ulepszyć nasze sugestie. :) Pamiętaj, że środek ciężkości dotyczy całego układu, a nie samej puszki.

— Jem Eripol,

Nic dziwnego, że poniosłeś wiele strat w czymś takim.

Koła pasowe zawsze generują duże tarcie, ponieważ zwykle masz wiele punktów styku, a łożyska są często nieco surowe.

Pierwszą rzeczą, jaką chciałbym zaproponować to, aby upewnić się, że cały obszar łożyska dobrze nasmarowane, to powinno pomóc dużo . Może spróbuj smaru litowego lub smaru PTFE.

Podejrzewam również, że głównym źródłem tarcia jest miejsce, w którym sznur rozwija się na osi, zastępując coś w rodzaju żyłki nylonowej żyłki, powinno to bardzo pomóc.

— Chris Johns
źródło

Nie martwiłbym się zbytnio tarciem między sznurem a osią, ale te dwie „rzeczy” (nie jestem w stanie zrozumieć, czym one naprawdę są!), Którymi sznur prześlizguje się po wózku i na przedniej płycie pionowej jakby miały wysoki współczynnik tarcia. Spróbuj zastąpić je odpowiednimi małymi kołami pasowymi. „Łożyska” wału głównego z owiniętym wokół niego sznurem również wyglądają dość prymitywnie - uzyskaj odpowiednie łożyska (np. Przeznaczone do wrotek itp.), Które przyjmą dużą siłę boczną (z twoich sznurków) bez większego tarcia.

— alephzero

@alephzero przez „rzeczy” masz na myśli koła pasowe? Starałem się zmniejszyć tarcie, dodając te z przodu samochodu i na pionowej tablicy rozdzielczej. Zauważyłem jednak, że koło pasowe przymocowane do przedniej części samochodu obraca się, podczas gdy koło przymocowane do pionowej tablicy rozdzielczej nie daje dawki (sznur ociera się o niego zamiast się obraca). Jeśli chodzi o koło i oś, myślę, że mógłbym kupić łożyska. Ale wolałbym poddać recyklingowi jak najwięcej części i nie jestem pewien, jak inaczej mógłbym przymocować łożyska do koła bez ich klejenia. Czy istnieje inny sposób zmniejszenia tarcia w kole i osi?

— Mister_Maybe