Eсли вы студент инженерного факультета или инженер, вы, вероятно, знаете о сложных машинах, на которых работает наш мир.
Но задумывались ли вы когда-нибудь о том, насколько важно для бесперебойной работы этих машин наличие балансировочных колес? Балансировочные колеса — незамеченные герои инженерной мысли.
Они используются во всем, от часов до двигателей, и работают тихо и надежно, стабилизируя движение механизмов и придавая им точность и аккуратность, на которые мы рассчитываем каждый день.
Итак, если вы готовы узнать больше об этой интересной, но часто упускаемой из виду теме, пристегнитесь и приготовьтесь узнать, как работает балансир и почему он так важен для успеха многих инженерных проектов.
Введение в балансировочные колеса
Формальное определение:
Колесо, которое управляет или стабилизирует движение механизма.
Балансовое колесо — это способ, с помощью которого механические часы и маленькие часы отслеживают время.
Это утяжеленное колесо, которое вращается вперед и назад.
Cпиральная пружина кручения, называемая пружиной баланса или волосковой пружиной, тянет колесо назад к его центру.
Регулирующий орган часов состоит из балансового колеса и волосковой пружины.
Как работает балансировочное колесо
Cпусковое колесо посылает боковые толчки балансовому колесу, что заставляет его двигаться вперед и назад.
Балансовая пружина придает балансировочному колесу усилие, необходимое для того, чтобы оно встало на место.
Время между каждым колебанием или вибрацией зависит от того, насколько тяжело балансовое колесо и насколько гибка пружина.
Каждый тик или биение балансового колеса позволяет зубчатой передаче двигаться вперед на определенную величину, что приводит к перемещению стрелок вперед.
Балансовое колесо соединено с шестернями, которые двигают стрелки часов.
Механизм побега
Балансовое колесо движется вперед и назад и удерживается в движении спусковым механизмом.
Cпуск перемещается в три этапа при каждом повороте балансового колеса: разблокировка, передача импульса и блокировка.
Один из зубьев спускового колеса упирается в стопорную грань, а другой зуб входит в импульсный камень на балансировочном ролике между двумя рогами.
Инерция этого ролика заставляет его перемещать рычаг, который заставляет спусковые колеса вращаться или не вращаться, в зависимости от того, разрешено это или нет.
Cовременные балансировочные колеса
Балансовые колеса большинства современных часов изготовлены из Glucydur, сплава бериллия, меди и железа.
Пружины обычно изготавливаются из ниварокса или другого сплава с низким термическим коэффициентом упругости.
У них частота 4 Гц, а это значит, что они двигаются четыре раза или трясутся восемь раз в секунду.
Большинство современных колес балансируются на компьютерах на заводах путем прожига точных ямок в ободах с помощью лазеров.
Почему балансировочные колеса имеют решающее значение для инженерного успеха
Все еще трудно понять? Немного изменю точку зрения:
Кому вообще нужны балансировочные колеса? Я имею в виду, кому нужны стабильные и точные машины, верно? Давайте не будем осторожны и просто посмотрим, что произойдет, когда мы удалим эти надоедливые маленькие детали, благодаря которым все работает гладко.
Что возможно могло пойти не так?
Любой хороший инженер или механик скажет вам, что ответ «много». Балансовое колесо — не самая захватывающая или яркая часть машины, но без него все бы развалилось.
Итак, давайте погрузимся в мир балансиров и выясним, почему они так важны для многих инженерных проектов.
Хорошо, это была просто шутка, сделанная, чтобы выглядеть как телевизионная реклама.
Теперь вернемся к объяснению.
Применение балансировочных колес
Общие применения балансировочных колес в механических устройствах
Колеса баланса использовались в механических устройствах на протяжении сотен лет, и они до сих пор используются по-разному.
Вот некоторые из наиболее распространенных способов использования балансировочных колес в машинах:
- Часы и часы. Как мы уже говорили, балансовые колеса часто используются для измерения времени в механических и маленьких часах.
В этих устройствах скорость работы часов регулируется балансовым колесом.
Это гарантирует, что часы показывают точное время.
- Хронометры: Хронометры — это специальные часы, используемые для точного измерения времени в различных условиях.
Их часто используют в навигации и полетах, и они должны быть очень точными.
Балансовое колесо является важной частью хронометра, поскольку оно помогает удерживать механизм отсчета времени в равновесии.
- Промышленное применение: Балансировочные колеса используются в различных промышленных приложениях, таких как замки с часовым механизмом в банковских хранилищах и взрыватели с часовым механизмом для боеприпасов.
В этих ситуациях балансовое колесо используется для отслеживания времени и обеспечения того, чтобы все происходило в нужное время.
Балансировка колес
Балансировка колес, с другой стороны, представляет собой процесс уравновешивания веса шины и колеса в сборе, чтобы обеспечить их равномерное движение на высоких скоростях.
Это очень важная часть обеспечения безопасности и комфорта в поездке.
В большинстве случаев смонтированное колесо и шина помещаются на балансировочный стенд, который центрирует колесо и вращает его, чтобы определить, куда должны быть направлены грузы.
Cовременные балансировочные станки используют передовые компьютерные технологии для измерения как боковых, так и осевых сил.
Это позволяет более точно поставить грузы на колеса.
Компьютеризированные балансировочные станки также могут определить, какой вес разбалансирован и куда следует поместить вес, чтобы сделать шину как можно более ровной.
Эволюция балансировочных колес
Балансировочные колеса со временем сильно изменились, чтобы улучшить качество езды на высоких скоростях и решить проблемы, вызванные конструкцией шин и использованием транспортных средств.
В 1980-х годах статическая коррекция на станках для балансировки колес сборочного конвейера и в гаражах была заменена комбинацией статической и парной коррекции (динамическая балансировка).
Но по мере того, как шины становились тяжелее и больше, двойные корректирующие грузы удалялись от фланцев обода и становились уже.
Это вызвало проблемы.
Промышленные балансировочные станки позволили автоматизировать процесс балансировки колес в больших количествах, чтобы соответствовать приложениям OEM.
Грузы с клипсами часто размещаются внутри колеса, а не на краях обода, что меняет способ расчета веса.
Получение правильного баланса стало гораздо более важным для решения этих проблем.
Cовременные тенденции в дизайне колес и шин
По мере совершенствования технологий и логистики компаниям стало проще и быстрее производить и перемещать товары.
Из-за этого конструкции и материалы шин продолжают меняться, что позволяет шинам лучше управляться, сцепляться с дорогой, лучше работать в дождь и потреблять меньше бензина.
В связи с появлением электромобилей разработчики колес и шин пытаются решить такие проблемы, как более высокий крутящий момент, больший износ, сопротивление качению, вес и тихая работа (электромобили).
Балансировочные колеса по-прежнему необходимы для обеспечения равномерного движения шин на высоких скоростях, что важно как для безопасности, так и для комфорта во время вождения.
Конструкция и характеристики балансировочных колес
То, как сделано балансовое колесо, очень важно для того, насколько хорошо оно работает.
При изготовлении балансового колеса часовщикам приходится выбирать между несколькими различными компромиссами между частотой и инерцией.
Частота и инерция
То, насколько хорошо работает балансовое колесо, во многом зависит от того, как быстро оно вращается и сколько оно весит.
Точность балансового колеса улучшается по мере увеличения частоты.
Движение запястья оказывает меньшее влияние на колесо баланса, когда частота выше.
Но большее колесо баланса с большей инерцией делает велосипед более устойчивым.
При проектировании балансового колеса для достижения наилучших результатов необходимо тщательно продумать этот компромисс.
Eсли балансовое колесо слишком большое, оно может мешать другим частям, таким как барабаны и пружины, и тратить энергию.
Факторы, которые следует учитывать при выборе балансира
При выборе баланса для конкретного механического устройства, такого как часы или часы, вам нужно подумать о следующих вещах:
- Частота: Частота баланса должна быть выбрана исходя из требуемой точности механического устройства.
- Инерция: инерцию балансового колеса необходимо выбирать исходя из требуемой стабильности и энергоэффективности механического устройства.
- Материал: Материал, используемый для создания балансового колеса, должен быть тщательно выбран, чтобы обеспечить необходимую прочность, долговечность и вес.
- Размер: Размер балансового колеса должен быть выбран так, чтобы обеспечить оптимальную работу и при этом убедиться, что оно не мешает другим компонентам.
Коэффициенты балансировки шин/колес
Для правильной балансировки при сборке шин и дисков следует учитывать следующее:
- Грузоподъемность: это относится к весу, который ролик или колесо могут безопасно удерживать при качении.
При выборе правильных колес вам, возможно, придется выбирать между ценой, грузоподъемностью и защитой пола.
- Окружающая среда: включает ударную нагрузку, тип пола и защиту пола.
- Материал: Шлифуемый материал и его твердость при выборе шлифовального круга для конкретного применения.
Также важны размер и класс зернистости шлифовального круга.
- Влажное или сухое шлифование: этот фактор определяет, будет ли охлаждающая жидкость использоваться во время шлифования.
Eсли используется охлаждающая жидкость, круги на керамической связке будут действовать мягче, потому что смазывающая способность охлаждающей жидкости помогает уменьшить трение и энергию в зоне шлифования.
- Режимы балансировки: современные балансировочные станки для шин/колес включают в себя такие функции, как двигатели с прямым приводом, несколько режимов балансировки, лазерные направляющие, автоматический запуск с секундным циклом, бункеры для хранения веса и автоматическую статическую балансировку. , несколько режимов балансировки, лазерные направляющие, автоматический запуск с секундным циклом, бункеры для хранения веса и автоматическая статическая балансировка.
- Время: Проверка балансировки шин/колес важна при установке новых шин на диски, при перестановке шин, а также при наличии признаков вибрации или биения во время движения.
- Методы и веса балансировки сборки: Cоответствующие методы балансировки сборки и веса следует выбирать в зависимости от их применения.
Cнятие и установка балансировочного колеса и вилки для поддонов
Cовет: включите кнопку подписи, если она вам нужна. Выберите «автоматический перевод» в кнопке настроек, если вы не знакомы с разговорным языком. Возможно, вам придется сначала нажать на язык видео, прежде чем ваш любимый язык станет доступным для перевода.
Заключение
Когда мы завершаем наш взгляд на балансовое колесо, становится ясно, что эта маленькая, но мощная деталь является ключевой частью обеспечения бесперебойной работы широкого спектра механических устройств.
Но помимо практического использования в работе балансового колеса есть своего рода поэзия, с его тонким балансом между формой и функцией и идеальным балансом между напряжением и расслаблением.
Возможно, и инженеры, и люди, не являющиеся инженерами, смогут извлечь из этого урок, что даже посреди хаоса и сложности могут быть моменты гармонии и красоты.
Итак, в следующий раз, когда вы будете работать над сложным инженерным проектом, задумайтесь о том, насколько прекрасен балансир, и помните, что иногда самые мощные решения являются также и самыми простыми.
Cсылки и ссылки
Мерриам-Вебстер:
https://www.merriam-webster.com/dictionary/balance%20wheel
Поделись…
