إذا كنت طالب هندسة أو مهندسًا ، فمن المحتمل أنك تعرف الآلات المعقدة التي تحافظ على سير عالمنا.
لكن هل فكرت يومًا في مدى أهمية أن تعمل هذه الآلات بسلاسة مع وجود عجلات توازن؟ عجلات التوازن هم أبطال الهندسة المجهولون.
يتم استخدامها في كل شيء من الساعات إلى المحركات ، وتعمل بهدوء وبشكل جيد لتثبيت حركة الآليات ومنحها الدقة والدقة التي نعتمد عليها كل يوم.
لذا ، إذا كنت مستعدًا لمعرفة المزيد حول هذا الموضوع المثير للاهتمام والذي غالبًا ما يتم تجاهله ، فقم بحزم حزام الأمان واستعد لمعرفة كيفية عمل عجلة التوازن ولماذا هي مهمة جدًا لنجاح العديد من المشاريع الهندسية.
مقدمة في عجلات التوازن
تعريف رسمي:
عجلة تتحكم في حركة الآلية أو تثبت استقرارها.
عجلة التوازن هي طريقة تتبعها الساعات الميكانيكية والساعات الصغيرة لتتبع الوقت.
إنها عجلة مثقلة تدور ذهابًا وإيابًا.
يقوم زنبرك الالتواء اللولبي ، المسمى بنابض التوازن أو النابض الشعري ، بسحب العجلة للخلف باتجاه مركزها.
يتكون العضو المنظم للساعة من عجلة التوازن والنابض الشعري.
كيف تعمل عجلة التوازن
ترسل عجلة الهروب دفعات جانبية إلى عجلة التوازن ، مما يجعلها تتحرك ذهابًا وإيابًا.
يمنح زنبرك التوازن عجلة التوازن القوة التي تحتاجها للعودة إلى مكانها.
يتم الاحتفاظ بالوقت بين كل ذبذبة أو اهتزاز من خلال مدى ثقل عجلة التوازن ومدى مرونة الزنبرك.
تسمح كل نقرة أو إيقاع على عجلة التوازن لقطار التروس بالتحرك للأمام بمقدار معين ، مما يحرك العقارب إلى الأمام.
عجلة التوازن متصلة بالتروس التي تحرك عقارب الساعة أو الساعة.
آلية المصعد
تتحرك عجلة التوازن للخلف وللأمام وتستمر في الحركة بواسطة آلية الميزان.
يتحرك الميزان على ثلاث مراحل مع كل تأرجح في عجلة التوازن: الفتح ، ونقل النبضات ، والقفل.
تقع إحدى الأسنان الموجودة على عجلة الهروب على وجه مغلق ، ويدخل سن آخر في جوهرة دافعة على بكرة توازن بين قرنين.
القصور الذاتي لهذه الأسطوانة يجعلها تحرك رافعة ، مما يجعل عجلات الهروب تدور أو لا تدور ، اعتمادًا على ما إذا كان مسموحًا بها أم لا.
عجلات التوازن الحديثة
معظم عجلات موازنة الساعة الحديثة مصنوعة من مادة Glucydur ، وهي سبيكة من البريليوم والنحاس والحديد.
عادة ما تكون الينابيع مصنوعة من Nivarox أو سبيكة أخرى ذات معامل حراري منخفض للمرونة.
ترددها 4 هرتز ، مما يعني أنها تتحرك أربع مرات أو تهتز ثماني مرات في الثانية.
معظم العجلات الحديثة متوازنة بالحاسوب في المصانع عن طريق حرق حفر دقيقة في الحافات باستخدام الليزر.
لماذا تعتبر عجلات التوازن ضرورية للنجاح الهندسي
لا يزال من الصعب فهمها؟ اسمحوا لي أن أغير وجهة النظر قليلاً:
من ، على أي حال ، يحتاج إلى عجلات التوازن؟ أعني ، من يحتاج أن تكون أجهزتهم مستقرة ودقيقة ، أليس كذلك؟ دعونا لا نتوخى الحذر ونرى فقط ما يحدث عندما نخرج تلك الأجزاء الصغيرة المزعجة التي تجعل كل شيء يسير بسلاسة.
ما الذي يمكن أن يحدث بشكل خاطئ؟
سيخبرك أي مهندس أو ميكانيكي جيد أن الإجابة "كثيرة". عجلة التوازن ليست الجزء الأكثر إثارة أو بهرجة من الآلة ، ولكن بدونها ، كل شيء سينهار.
لذلك دعونا نتعمق في عالم عجلات التوازن ونكتشف سبب أهميتها للعديد من المشاريع الهندسية.
حسنًا ، كانت هذه مجرد مزحة لتبدو وكأنها إعلان تلفزيوني.
الآن دعنا نعود إلى الشرح.
تطبيقات عجلات التوازن
التطبيقات الشائعة لعجلات التوازن في الأجهزة الميكانيكية
تم استخدام عجلات التوازن في الأجهزة الميكانيكية لمئات السنين ، ولا تزال تستخدم في نواح كثيرة حتى يومنا هذا.
بعض الطرق الأكثر شيوعًا لاستخدام عجلات التوازن في الآلات هي:
- الساعات والساعات: كما قلنا سابقًا ، غالبًا ما تستخدم عجلات التوازن للحفاظ على الوقت في الساعات الميكانيكية والساعات الصغيرة.
في هذه الأجهزة ، يتم التحكم في السرعة التي تعمل بها الساعة بواسطة عجلة التوازن.
هذا يضمن أن الساعة تحافظ على دقة الوقت.
- الكرونومتر: الكرونومتر هي ساعات متخصصة تستخدم لقياس الوقت بدقة في ظروف مختلفة.
غالبًا ما يتم استخدامها في الملاحة والطيران ، ويجب أن تكون دقيقة للغاية.
تعتبر عجلة التوازن جزءًا مهمًا من الكرونومتر لأنها تساعد في الحفاظ على توازن آلية ضبط الوقت.
- التطبيقات الصناعية: تُستخدم عجلات التوازن في العديد من التطبيقات الصناعية ، مثل أقفال الوقت لخزانة البنوك والصمامات الزمنية للذخائر.
في هذه المواقف ، تُستخدم عجلة التوازن لتتبع الوقت والتأكد من حدوث الأشياء في الوقت المناسب.
موازنة العجلات
من ناحية أخرى ، فإن موازنة العجلات هي عملية موازنة وزن مجموعة الإطارات والعجلات للتأكد من أنها تتحرك بشكل متساوٍ بسرعات عالية.
إنه جزء مهم جدًا من الحفاظ على القيادة آمنة ومريحة.
في معظم الأوقات ، يتم وضع العجلة والإطار المركبين على موازن العجلات ، والذي يقوم بتوسيط العجلة وتدويرها لمعرفة المكان الذي يجب أن تذهب إليه الأوزان.
تستخدم موازنات العجلات الحديثة تكنولوجيا الكمبيوتر المتقدمة لقياس القوى الجانبية والمحورية.
هذا يجعل من الممكن وضع الأوزان على العجلات بشكل أكثر دقة.
يمكن لموازنات العجلات المحوسبة أيضًا معرفة مقدار الوزن غير المتوازن والمكان الذي يجب وضع الوزن فيه لجعل الإطار متساويًا قدر الإمكان.
تطور عجلات التوازن
تغيرت عجلات التوازن كثيرًا بمرور الوقت لتحسين جودة الركوب بسرعات عالية والتعامل مع المشكلات الناجمة عن تصميم الإطارات واستخدامات المركبات.
في الثمانينيات من القرن الماضي ، تغير التصحيح الثابت في موازنات عجلات خط التجميع وفي المرائب إلى مزيج من التصحيح الثابت والزوجي (التوازن الديناميكي).
ولكن عندما أصبحت الإطارات أثقل وأكبر ، ابتعدت أوزان التصحيح المزدوج عن حافة الحافة وأضقت.
تسبب هذا في مشاكل.
جعلت موازين العجلات الصناعية من الممكن أتمتة عملية موازنة العجلات بكميات كبيرة لتناسب تطبيقات OEM.
مع وزن المشبك ، غالبًا ما يتم وضع الأوزان داخل العجلة بدلاً من حواف الحافة ، مما يغير طريقة حساب الوزن.
أصبح الحصول على التوازن الصحيح أكثر أهمية بكثير للتعامل مع هذه المشاكل.
الاتجاهات الحالية في تصميم العجلات والإطارات
مع تحسن التكنولوجيا واللوجستيات ، أصبح من الأسهل والأسرع للشركات تصنيع البضائع ونقلها.
لهذا السبب ، تستمر تصميمات الإطارات والمواد في التغيير ، مما يجعل الإطارات تتعامل مع الإطارات وتقبضها وتعمل بشكل أفضل في المطر وتستخدم غازًا أقل.
بسبب صعود السيارات الكهربائية ، يحاول مصممو الإطارات والعجلات حل مشكلات مثل عزم الدوران العالي ، والمزيد من التآكل والتلف ، ومقاومة التدحرج ، والوزن ، والتشغيل الهادئ (Evs).
لا تزال هناك حاجة إلى عجلات التوازن للتأكد من أن الإطارات تتحرك بشكل متساوٍ بسرعات عالية ، وهو أمر مهم لكل من السلامة والراحة أثناء القيادة.
تصميم وأداء عجلات التوازن
تعتبر طريقة صنع عجلة التوازن مهمة جدًا لمدى نجاحها.
عند صنع عجلة التوازن ، يتعين على صانعي الساعات الاختيار بين عدد من المقايضات المختلفة بين التردد والقصور الذاتي.
التردد والقصور الذاتي
تعتمد جودة عمل عجلة التوازن كثيرًا على مدى سرعة دورانها ومقدار وزنها.
تتحسن دقة عجلة التوازن مع ارتفاع التردد.
حركة المعصم لها تأثير أقل على عجلة التوازن عندما يكون التردد أعلى.
لكن عجلة التوازن الأكبر مع مزيد من القصور الذاتي تجعل الدراجة أكثر استقرارًا.
عند تصميم عجلة توازن للحصول على أفضل أداء ، يجب التفكير بعناية في هذه المقايضة.
إذا كانت عجلة التوازن كبيرة جدًا ، فقد تعترض طريق الأجزاء الأخرى ، مثل البراميل والينابيع ، وإهدار الطاقة.
عوامل يجب مراعاتها عند اختيار عجلة التوازن
عند اختيار عجلة التوازن لجهاز ميكانيكي معين ، مثل الساعة أو الساعة ، عليك التفكير في الأمور التالية:
- التردد: يجب اختيار تردد عجلة التوازن بناءً على الدقة المطلوبة للجهاز الميكانيكي.
- القصور الذاتي: يجب اختيار القصور الذاتي لعجلة التوازن بناءً على الثبات المطلوب وكفاءة الطاقة للجهاز الميكانيكي.
- المادة: يجب اختيار المواد المستخدمة في صنع عجلة التوازن بعناية لتوفير القوة والمتانة والوزن الضروريين.
- الحجم: يجب اختيار حجم عجلة التوازن لتوفير الأداء الأمثل مع ضمان عدم تداخلها مع المكونات الأخرى.
عوامل موازنة الإطارات / العجلات
لتحقيق التوازن الصحيح عند تجميع الإطارات والعجلات ، يجب أن تفكر فيما يلي:
- سعة التحميل: تشير إلى الوزن الذي يمكن للعجلة أو العجلة الاحتفاظ به بأمان عند التدحرج.
عند اختيار العجلات المناسبة ، قد تضطر إلى الاختيار بين السعر وسعة التحميل وحماية الأرضية.
- البيئة: يشمل ذلك تحميل الصدمات ونوع الأرضيات وحماية الأرضية.
- المادة: المادة التي يتم طحنها وصلابتها عند اختيار عجلة طحن لتطبيق معين.
حجم ودرجة الحبيبات على عجلة الطحن مهمان أيضًا.
- الطحن الرطب أو الجاف: هذا عامل يحدد ما إذا كان سيتم استخدام المبرد أثناء الطحن.
إذا تم استخدام المبرد ، فإن العجلات الملصقة المزججة ستعمل بشكل أكثر ليونة لأن تشحيم المبرد يساعد على تقليل الاحتكاك والطاقة في منطقة الطحن.
- أوضاع الموازنة: تشتمل موازنات الإطارات / العجلات الحديثة على ميزات مثل محركات الدفع المباشر ، وأنماط موازنة متعددة ، وأدلة ليزر ، وبدء تلقائي بدورة من الثواني ، وصناديق تخزين الوزن ، وموازنة ثابتة تلقائية. "تمتلك موازنات الإطارات / العجلات الحديثة محركات دفع مباشر ، وأنماط موازنة متعددة ، وأدلة ليزر ، وبدء تلقائي بدورة من الثواني ، وصناديق تخزين للوزن ، وموازنة ثابتة تلقائية.
- التوقيت: يعد فحص توازن الإطارات / العجلات أمرًا مهمًا عند تركيب إطارات جديدة على الحافات ، وعند تدوير الإطارات ، وعندما تكون هناك علامات اهتزاز أو اهتزاز أثناء القيادة.
- طرق موازنة التجميع والأوزان: يجب اختيار طرق موازنة التجميع والأوزان المناسبة بناءً على تطبيقها.
فك وتركيب عجلة التوازن وشوكة البليت
نصيحة: قم بتشغيل زر التسمية التوضيحية إذا كنت بحاجة إليه. اختر "ترجمة آلية" في زر الإعدادات ، إذا لم تكن معتادًا على اللغة المنطوقة. قد تحتاج إلى النقر فوق لغة الفيديو أولاً قبل أن تصبح لغتك المفضلة متاحة للترجمة.
خاتمة
بينما نختتم نظرتنا إلى عجلة التوازن ، من الواضح أن هذا الجزء الصغير ولكن القوي هو جزء أساسي للتأكد من أن مجموعة واسعة من الأجهزة الميكانيكية تعمل بسلاسة.
ولكن بالإضافة إلى الاستخدامات العملية ، فإن الطريقة التي تعمل بها عجلة التوازن لها نوع من الشعر لها ، مع توازنها الدقيق بين الشكل والوظيفة والتوازن المثالي بين التوتر والإفراج.
ربما يمكن للمهندسين والأشخاص الذين ليسوا مهندسين أن يتعلموا من هذا أنه حتى في خضم الفوضى والتعقيد ، يمكن أن تكون هناك لحظات من الانسجام والجمال.
لذلك ، في المرة القادمة التي تعمل فيها على مشروع هندسي شاق ، خذ لحظة للتفكير في مدى جمال عجلة التوازن وتذكر أنه في بعض الأحيان تكون الحلول الأقوى هي الأبسط أيضًا.
الروابط والمراجع
ميريام وبستر:
https://www.merriam-webster.com/dictionary/balance%20wheel
مشاركه فى…
