Dacă ești student la inginerie sau inginer, probabil știi despre mașinile complicate care ne mențin lumea în funcțiune.
Dar te-ai gândit vreodată cât de important este ca aceste mașini să funcționeze fără probleme că au balansoare? Echilibrele sunt eroii necunoscuți ai ingineriei.
Sunt folosite în orice, de la ceasuri la motoare, și funcționează liniștit și bine pentru a stabiliza mișcarea mecanismelor și a le oferi precizia și acuratețea de care depindem în fiecare zi.
Deci, dacă sunteți gata să aflați mai multe despre acest subiect interesant, dar adesea trecut cu vederea, legați-vă centura și pregătiți-vă să aflați cum funcționează echilibrul și de ce este atât de important pentru succesul atâtor proiecte de inginerie.
Introducere în Balance Wheels
Definiție formală:
O roată care guvernează sau stabilizează mișcarea unui mecanism.
Un echilibru este o modalitate prin care ceasurile mecanice și ceasurile mici țin evidența timpului.
Este o roată ponderată care se întoarce înainte și înapoi.
Un arc de torsiune în spirală, numit arc de echilibru sau arc de păr, trage roata înapoi spre centrul său.
Organul de reglare al ceasului este alcătuit din balansier și arcul de păr.
Cum funcționează o roată de echilibru
Roata de evacuare trimite împingeri laterale către balansier, ceea ce îl face să se miște înainte și înapoi.
Arcul de echilibru îi conferă echilibrului forța de care are nevoie pentru a ajunge la loc.
Timpul dintre fiecare oscilație sau vibrație este păstrat de cât de greu este echilibrul și cât de flexibil este arcul.
Fiecare bifătură sau bătaie a echilibrului permite trenului de viteze să avanseze o anumită cantitate, ceea ce mișcă mâinile înainte.
Balanțul este conectat la roți dințate care mișcă acționările unui ceas sau ceas.
Mecanismul de evacuare
Balanțul se mișcă înainte și înapoi și este menținut în mișcare de mecanismul de evacuare.
Evacuarea se mișcă în trei etape cu fiecare balansare a balansului: deblocare, transfer de impuls și blocare.
Unul dintre dinții de pe o roată de evacuare se sprijină pe o față de blocare, iar un alt dinte intră într-o bijuterie de impuls pe o rolă de echilibrare între două coarne.
Inerția acestei role îl face să miște o pârghie, ceea ce face ca roțile de evacuare să se învârtească sau să nu se învârtească, în funcție de faptul că sunt permise sau nu.
Roți de echilibru moderne
Cele mai multe roți de balans de ceas moderne sunt fabricate din Glucydur, care este un aliaj de beriliu, cupru și fier.
Arcurile sunt de obicei fabricate din Nivarox sau alt aliaj cu un coeficient termic de elasticitate redus.
Au o frecvență de 4 Hz, ceea ce înseamnă că se mișcă de patru ori sau se agită de opt ori pe secundă.
Cele mai multe roți moderne sunt echilibrate pe computer în fabrici prin arderea unor gropi precise din jante cu lasere.
De ce roțile de echilibru sunt esențiale pentru succesul ingineriei
Încă greu de înțeles? Hai sa schimb putin punctul de vedere:
Cine, oricum, are nevoie de roți de echilibru? Adică, cine are nevoie ca mașinile lor să fie stabile și precise, nu? Să nu fim atenți și să vedem ce se întâmplă când scoatem acele piese mici enervante care fac totul să funcționeze fără probleme.
Ce ar putea merge prost?
Orice inginer sau mecanic bun vă va spune că răspunsul este „mult”. Balanțul nu este partea cea mai interesantă sau spectaculoasă a unei mașini, dar fără el, totul s-ar prăbuși.
Deci, haideți să ne scufundăm în lumea balansoarelor și să aflăm de ce sunt atât de importante pentru atâtea proiecte de inginerie.
Bine, a fost doar o glumă făcută să arate ca o reclamă TV.
Acum să revenim la explicație.
Aplicații ale roților de echilibru
Aplicații comune ale roților de echilibru în dispozitivele mecanice
Roțile de echilibrare au fost folosite în dispozitivele mecanice de sute de ani și sunt încă folosite în multe feluri astăzi.
Unele dintre cele mai comune moduri în care roțile de echilibru sunt utilizate în mașini sunt:
- Ceasuri și ceasuri: După cum am spus deja, balansoarele sunt adesea folosite pentru a ține timpul în ceasurile mecanice și ceasurile mici.
La aceste dispozitive, viteza cu care funcționează ceasul este controlată de balansier.
Acest lucru vă asigură că ceasul păstrează ora exactă.
- Cronometre: Cronometrele sunt ceasuri specializate folosite pentru măsurarea exactă a timpului în diferite condiții.
Sunt adesea folosite în navigație și zbor și trebuie să fie foarte precise.
Balanțul este o parte importantă a unui cronometru deoarece ajută la menținerea în echilibru a mecanismului de cronometrare.
- Aplicații industriale: roțile de echilibru sunt utilizate în diverse aplicații industriale, cum ar fi încuietori de timp pentru seifurile bancare și fulgi de timp pentru muniții.
În aceste situații, echilibrul este folosit pentru a ține evidența timpului și a se asigura că lucrurile se întâmplă la momentul potrivit.
Echilibrarea roților
Echilibrarea roților, pe de altă parte, este procesul de echilibrare a greutății unui ansamblu de anvelopă și roată pentru a vă asigura că se mișcă uniform la viteze mari.
Este o parte foarte importantă a menținerii călătoriei în siguranță și confortabilă.
De cele mai multe ori, o roată și o anvelopă montate sunt puse pe un echilibrator de roți, care centrează roata și o învârte pentru a-și da seama unde ar trebui să meargă greutățile.
Echilibratoarele moderne folosesc tehnologie computerizată avansată pentru a măsura atât forțele laterale, cât și axiale.
Acest lucru face posibilă așezarea greutăților pe roți mai precis.
Echilibratoarele computerizate pot spune, de asemenea, cât de multă greutate este dezechilibrată și unde trebuie plasată greutatea pentru ca anvelopa să fie cât mai uniformă posibil.
Evoluția roților de echilibru
Roțile de echilibru s-au schimbat mult de-a lungul timpului pentru a îmbunătăți calitatea călătoriei la viteze mari și pentru a face față problemelor cauzate de designul anvelopelor și de utilizarea vehiculului.
În anii 1980, corecția statică la echilibrarea roților din liniile de asamblare și în garaje s-a schimbat la o combinație de corecție statică și de cuplu (echilibru dinamic).
Dar, pe măsură ce anvelopele au devenit din ce în ce mai grele și mai mari, greutățile de corecție dublă s-au îndepărtat de flanșele jantei și s-au îngustat.
Acest lucru a cauzat probleme.
Echilibratoarele industriale au făcut posibilă automatizarea procesului de echilibrare a roților în cantități mari pentru a se potrivi aplicațiilor OEM.
Cu o greutate de clemă, greutățile sunt adesea puse în interiorul roții în loc de pe marginile jantei, ceea ce modifică modul în care greutatea este calculată.
Obținerea echilibrului corect a devenit mult mai importantă pentru a face față acestor probleme.
Tendințe actuale în designul roților și anvelopelor
Pe măsură ce tehnologia și logistica s-au îmbunătățit, a devenit mai ușor și mai rapid pentru companii să producă și să mute mărfuri.
Din acest motiv, designul și materialele anvelopelor continuă să se schimbe, făcând ca anvelopele să se manevreze, să adere, să funcționeze mai bine în ploaie și să utilizeze mai puțin gaz.
Datorită creșterii mașinilor electrice, designerii de roți și anvelope încearcă să rezolve probleme precum cuplu mai mare, uzură mai mare, rezistență la rulare, greutate și funcționare silențioasă (EV-uri).
Roțile de echilibru sunt încă necesare pentru a vă asigura că anvelopele se mișcă uniform la viteze mari, ceea ce este important atât pentru siguranță, cât și pentru confort în timpul conducerii.
Proiectarea și performanța roților de echilibru
Modul în care este realizat un echilibru este foarte important pentru cât de bine funcționează.
Atunci când fac un echilibru, ceasornicarii trebuie să aleagă între o serie de compromisuri diferite între frecvență și inerție.
Frecvență și inerție
Cât de bine funcționează echilibrul depinde foarte mult de cât de repede se întoarce și de cât de mult cântărește.
Precizia balansului devine mai bună pe măsură ce frecvența crește.
Mișcarea încheieturii mâinii are un efect mai mic asupra echilibrului atunci când frecvența este mai mare.
Dar un echilibru mai mare cu mai multă inerție face bicicleta mai stabilă.
Atunci când proiectați un echilibru pentru performanțe optime, acest compromis trebuie gândit cu atenție.
Dacă balansierul este prea mare, poate sta în calea altor părți, cum ar fi butoaiele și arcuri, și poate pierde energie.
Factori de luat în considerare atunci când alegeți o roată de echilibru
Atunci când alegeți un echilibru pentru un anumit dispozitiv mecanic, cum ar fi un ceas sau un ceas, trebuie să vă gândiți la următoarele lucruri:
- Frecvență: frecvența balansierului trebuie selectată în funcție de precizia necesară a dispozitivului mecanic.
- Inerție: inerția balansierului trebuie selectată pe baza stabilității și eficienței energetice necesare a dispozitivului mecanic.
- Material: Materialul folosit pentru a crea echilibrul trebuie ales cu grijă pentru a oferi rezistența, durabilitatea și greutatea necesare.
- Dimensiune: Mărimea echilibrului trebuie aleasă pentru a oferi performanțe optime, asigurându-se totodată că nu interferează cu alte componente.
Factori de echilibrare anvelope/roți
Pentru o echilibrare adecvată atunci când asamblați anvelopele și roțile, ar trebui să vă gândiți la următoarele:
- Capacitatea de încărcare: se referă la greutatea pe care roata sau roata o poate susține în siguranță atunci când se rulează.
Atunci când alegeți roțile potrivite, poate fi necesar să alegeți între preț, capacitatea de încărcare și protejarea podelei.
- Mediu: Aceasta include încărcarea la impact, tipul de pardoseală și protecția podelei.
- Material: Materialul care este măcinat și duritatea acestuia atunci când alegeți o roată de șlefuit pentru o anumită aplicație.
Mărimea și gradul de nisip de pe discul de șlefuit sunt, de asemenea, importante.
- Măcinarea umedă sau uscată: Acesta este un factor care determină dacă lichidul de răcire va fi utilizat în timpul măcinarii.
Dacă se folosește lichid de răcire, roțile vitrificate lipite vor acționa mai moale, deoarece lubrifierea lichidului de răcire ajută la reducerea frecării și a energiei în zona de măcinare.
- Moduri de echilibrare: Echilibratoarele moderne de anvelope/roți includ caracteristici precum motoare cu acționare directă, moduri multiple de echilibrare, ghidaje laser, pornire automată cu un ciclu de secunde, compartimente de depozitare a greutății și echilibrare statică automată.” Echilibratoarele moderne de anvelope/roți au motoare cu acționare directă. , moduri multiple de echilibrare, ghidaje laser, pornire automată cu un ciclu de secunde, containere de depozitare a greutății și echilibrare statică automată.
- Cronometrare: Verificarea echilibrului anvelopei/roții este importantă atunci când anvelopele noi sunt instalate pe jante, când anvelopele au fost rotite și când există semne de vibrație sau balansare în timpul conducerii.
- Metode și greutăți de echilibrare a ansamblului: Metodele și greutățile de echilibrare a ansamblului adecvate trebuie alese în funcție de aplicarea lor.
Demontarea și instalarea roții de echilibrare și a furcii pentru paleți
Sfat: activați butonul de subtitrare dacă aveți nevoie de el. Alegeți „traducere automată” în butonul de setări, dacă nu sunteți familiarizat cu limba vorbită. Poate fi necesar să faceți mai întâi clic pe limba videoclipului înainte ca limba preferată să devină disponibilă pentru traducere.
Concluzie
Pe măsură ce ne încheiem privirea asupra echilibrului, este clar că această parte mică, dar puternică, este o parte cheie pentru a ne asigura că o gamă largă de dispozitive mecanice funcționează fără probleme.
Dar dincolo de utilizările sale practice, modul în care funcționează o roată de echilibru are un fel de poezie, cu echilibrul său delicat între formă și funcție și echilibrul perfect între tensiune și eliberare.
Poate atât inginerii, cât și oamenii care nu sunt ingineri pot învăța din asta că, chiar și în mijlocul haosului și complexității, pot exista momente de armonie și frumusețe.
Așadar, data viitoare când lucrați la un proiect de inginerie greu, acordați-vă un moment pentru a vă gândi cât de frumos este echilibrul și amintiți-vă că, uneori, cele mai puternice soluții sunt și cele mai simple.
Link-uri și referințe
Merriam-Webster:
https://www.merriam-webster.com/dictionary/balance%20wheel
Distribuie pe…
