Типы автоматов. 6 простых механизмов: принцип работы и применение в современном мире — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое 6 простых механизмов. Как работают рычаг, колесо, наклонная плоскость и другие простые механизмы. Где используются простые механизмы сегодня. Какие преимущества дают простые механизмы. Как простые механизмы помогают облегчить работу.

Содержание

Что такое простые механизмы и зачем они нужны

Простые механизмы — это устройства, которые позволяют облегчить выполнение работы за счет преобразования приложенной силы. К простым механизмам относятся:

Рычаг
Колесо и ось
Наклонная плоскость
Клин
Винт
Блок (шкив)

Основная функция простых механизмов заключается в том, чтобы:

Уменьшить усилие, необходимое для выполнения работы
Изменить направление приложения силы
Увеличить скорость или расстояние перемещения

Простые механизмы позволяют выполнять работу более эффективно, экономя время и энергию. Они нашли широкое применение как в древности, так и в современном мире.

Рычаг — древнейший простой механизм

Рычаг представляет собой жесткую балку, которая может вращаться вокруг неподвижной точки опоры. С помощью рычага можно поднимать тяжелые грузы, прикладывая меньшее усилие.

Принцип работы рычага основан на правиле моментов сил: момент силы, действующей на короткое плечо рычага, уравновешивается моментом силы на длинном плече.

Примеры использования рычага:

Лом для поднятия тяжестей
Ножницы
Гвоздодер
Качели
Весы-коромысло

Рычаг позволяет существенно уменьшить прилагаемое усилие за счет увеличения длины плеча приложения силы. Это делает его незаменимым инструментом для подъема и перемещения тяжелых предметов.

Колесо и ось — изобретение, изменившее мир

Колесо считается одним из величайших изобретений человечества. Оно позволило значительно облегчить перемещение грузов и сделало возможным создание транспортных средств.

Принцип работы колеса заключается в уменьшении силы трения при перекатывании по сравнению со скольжением. Ось колеса выполняет роль рычага, увеличивающего момент вращения.

Где применяется колесо и ось:

Колесный транспорт (автомобили, велосипеды, тележки)
Шкивы и блоки
Турбины
Гончарный круг
Штурвалы и рулевые колеса

Изобретение колеса сделало возможным перевозку грузов на дальние расстояния, что способствовало развитию торговли и распространению технологий. Сегодня колесо остается основой большинства транспортных средств.

Наклонная плоскость — подъем грузов с меньшим усилием

Наклонная плоскость представляет собой ровную поверхность, расположенную под углом к горизонту. Она позволяет поднимать тяжелые грузы, прилагая меньшее усилие, но на большем расстоянии.

Механическое преимущество наклонной плоскости определяется отношением длины наклонной поверхности к высоте подъема. Чем больше длина и меньше угол наклона, тем меньше требуемое усилие.

Примеры использования наклонной плоскости:

Пандусы для въезда колесной техники
Серпантинные дороги в горах
Винтовые лестницы
Горки на детских площадках
Трамплины

Наклонная плоскость позволяет поднимать тяжелые грузы на высоту с меньшим усилием, что широко используется в строительстве и транспортировке. Это один из самых простых и эффективных механизмов.

Клин — инструмент для раскалывания и фиксации

Клин представляет собой подвижную наклонную плоскость в форме треугольной призмы. Он позволяет разделять объекты или фиксировать их, преобразуя силу удара в боковое усилие.

Принцип работы клина основан на разложении силы удара на две составляющие — вертикальную и горизонтальную. Горизонтальная составляющая создает расклинивающее усилие.

Где применяется клин:

Топоры и колуны для рубки дров
Ножи и режущие инструменты
Плуги и другая сельхозтехника
Дверные стопоры
Крепежные элементы (шпонки, клинья)

Клин позволяет эффективно раскалывать твердые материалы и надежно фиксировать детали. Это простой, но очень полезный инструмент, широко используемый в быту и промышленности.

Винт — преобразование вращения в поступательное движение

Винт представляет собой наклонную плоскость, навитую на цилиндр. Он позволяет преобразовать вращательное движение в поступательное, создавая большое усилие.

Механическое преимущество винта определяется отношением длины окружности к шагу резьбы. Чем меньше шаг резьбы, тем большее усилие создает винт.

Примеры использования винта:

Крепежные изделия (болты, шурупы, саморезы)
Домкраты и прессы
Мясорубки
Шнековые транспортеры
Архимедов винт для подъема воды

Винт позволяет создавать значительные усилия и точно регулировать перемещение. Это делает его незаменимым в различных механизмах — от мелких устройств до мощных прессов.

Блок (шкив) — изменение направления и величины силы

Блок или шкив представляет собой колесо с желобом по окружности, вращающееся вокруг оси. Он позволяет изменять направление приложения силы и уменьшать ее величину.

Принцип работы блока основан на законе сохранения энергии — уменьшение прилагаемого усилия компенсируется увеличением пути перемещения.

Где применяются блоки:

Грузоподъемные механизмы (краны, тали)
Лифты и подъемники
Системы открывания ворот и жалюзи
Натяжные устройства ремней и тросов
Спортивные тренажеры

Блоки позволяют поднимать тяжелые грузы с меньшим усилием, а также изменять направление приложения силы. Это делает их важным элементом многих механизмов и машин.

Применение простых механизмов в современном мире

Несмотря на кажущуюся простоту, механизмы, изобретенные тысячи лет назад, до сих пор широко используются в современной технике:

В автомобилях применяются рычаги (педали, рычаг КПП), колеса, винты, блоки
Строительная техника использует наклонные плоскости, рычаги, блоки
Бытовая техника содержит винты, рычаги, шкивы
Промышленное оборудование включает все виды простых механизмов
Медицинские инструменты часто основаны на принципе рычага

Простые механизмы позволяют создавать сложные машины, многократно усиливая возможности человека. Их применение сделало возможным технический прогресс и развитие цивилизации.

Понимание принципов работы простых механизмов важно для инженеров, конструкторов и изобретателей. Это позволяет создавать эффективные устройства, облегчающие труд человека и расширяющие его возможности.

Типы и виды диффавтоматов — дифференциальные автоматы различия и характеристики

Акции

Все акции

Наши видео

Все видео

Новости 1 — 4 из 37
Начало | Пред. | 1 2 3 4 5 | След. | Конец

Самые популярные товары

Арт. 36-4712 Код товара: 20800

Индикаторы

Отзывы

Индикатор Малый Ø8 12В с проводом зеленый LED REXANT

Арт. 331-001

Аксессуары для Белт-лайт

Отзывы

Патрон e27 для двухжильного иллюминационного кабеля Belt-light

Арт. 36-3041 Код товара: 20916

Выключатели-кнопки

Отзывы

Выключатель-кнопка 250V 1А (2с) (ON)-OFF б/фикс синяя REXANT

Арт. 235-165

Отзывы

Гирлянда Светодиодный дождь 2х6м, постоянное свечение, черный провод, 220В, диоды белые, 1140 LED

Арт. HLG400 Код товара: 80967

Для телевизора

Отзывы

Пульт AKB74915325 для телевизора LG Huayu

Все товары Низковольтное оборудование

Выбор автоматического выключателя — правила выбора автоматического выключателя по мощности

Содержание

Типы автоматов
Характеристики чувствительности к перегрузкам
Выбор автомата по количеству полюсов
Выбор автомата по мощности
Основные правила выбора автоматов
Как работает YouDo?

Автоматические выключатели предназначены для защиты электропроводки от перегрузок и короткого замыкания. Ошибочно полагать, что при выборе электроприбора нужно руководствоваться показателями нагрузки на сеть. Автомат защищает именно кабели и провода, а не подключенную бытовую технику.

При повышении нагрузки на электрическую сеть возрастает сила тока, из-за которой начинают греться провода, и происходит оплавление изоляции. В этот момент срабатывает автоматический выключатель. Ток перестает поступать на данный участок цепи, т.к. электроприбор ее размыкает. Автоматические выключатели ставят на вводе.

Другие исполнители на Юду

Семен

Рейтинг: 5
Александр

Рейтинг: 5
Антон

Рейтинг: 5
Магомед

Рейтинг: 5
Владислав

Рейтинг: 5

Найти мастера

Типы автоматов

Типы автоматических выключателей различают по расцепителям. Расцепитель – это конструктивный элемент автомата, на который возложена основная функция по разрыву электросети в случае увеличения напряжения.

Электромагнитные расцепители – моментальное реагирование и срабатывание автомата. Принцип работы: при увеличении силы тока сердечник в сотые доли секунды втягивается, тем самым напрягая пружину, которая заставляет срабатывать расцепители
Тепловые биметаллические расцепители – разрыв сети происходит, только если нарушаются предельные значения параметров кабеля. Принцип действия заключается в изгибе пластины при ее нагреве. Она толкает рычаг в автомате, и он отключается
Полупроводниковые расцепители – используют на сети переменного/постоянного тока на вводе. Работу по разрыву линии осуществляет блок реле трансформатора

Характеристики чувствительности к перегрузкам

Для начала нужно обратить внимание на основные характеристики срабатывания:

Характеристика А – для электропроводки с особо чувствительным оборудованием. Расчет на мгновенную реакцию автомата на перегрузку
Характеристика В – для защиты электропроводки (розетки и освещение) от нагрузки в жилых домах. Небольшая задержка в срабатывании автомата при увеличении силы тока в 3-5 раз от номинального значения
Характеристика С – для защиты электропроводки от нагрузки в жилых домах и для сетей с большим пусковым током. Наиболее распространенная характеристика. Автомат не реагирует на небольшие скачки напряжения, а срабатывает только при серьезных перегрузках – увеличении силы тока в 5-10 раз от номинального значения
Характеристика D – для защиты электропроводки от нагрузки с большим пусковым током. Устанавливают на вводе для контроля электрической сети всего здания. Отключает сеть при увеличении тока в 10-50 раз от номинального значения

Выбор автомата по количеству полюсов

В зависимости от цели применения автомата выбирают количество полюсов автомата:

Однополюсный – для защиты освещения и розеток
Двухполюсный – для защиты мощной бытовой техники (стиральная машина, электрическая плита и т. д.)
Трехполюсный – для защиты генераторов, скважинных насосов и т.д.
Четырехполюсный – для защиты четырехпроводной сети

Выбор автомата по мощности

Выбор автоматического выключателя осуществляется по номинальному току. Для его расчета нужно использовать общепринятую формулу:

I = P / U

Где: I – это величина тока

P – мощность всех электроприборов в Вт

U – напряжение в сети в В (обычно 220В)

Чтобы рассчитать мощность электроприборов, показатель кВт нужно перевести в Вт.

Помимо выбора автоматического выключателя по мощности необходимо учитывать расчет максимального рабочего тока. Номинальный ток должен быть больше или равен максимальному. Для расчета нужно суммировать мощность всех приборов и разделить ее на напряжение в сети, умноженное на понижающий коэффициент.

В зависимости от типа проводки расчет предельных значений:

Для алюминиевых проводов – до 6А на 1 квадратный миллиметр.
Для медных проводов – до 10А на 1 квадратный миллиметр.

При установке автоматического выключателя нужно еще учитывать и повышающие коэффициенты. Они рассчитываются от количества потребителей электроэнергии:

Количество потребителей 2 -0,8
Количество потребителей 3 – 0,75
Больше 5 потребителей – 0,7

Помимо повышающих, для расчета используют и понижающие коэффициенты: отличие суммарной и потребляемой мощности. Значение 1 – для одновременного подключения нескольких бытовых приборов и 0,75 – если бытовые приборы есть, но из-за отсутствия розеток одновременно их включить нельзя.

После расчета нужно сверить по таблице максимально допустимое значение тока для проводника:

Основные правила выбора автоматов

Есть ряд рекомендаций, которые помогут сделать выбор автоматического выключателя.

Покупать автомат нужно в специализированных магазинах
При выборе производителя отдавать предпочтение наиболее известному и надежному
Нельзя приобретать автоматы с поврежденным корпусом
Выбор автомата должен соответствовать параметрам электропроводки после расчета мощности
Для старой электропроводки, в которой были использованы алюминиевые провода, можно использовать автомат не больше 16А, либо два по 16А при наличии двух отходящих проводов. Включать одновременно несколько видов бытовой техники нельзя

Как работает YouDo?

Опишите

свою задачу и условия. Это бесплатно и займёт 3–4 минуты

Получите отклики

с ценами от исполнителей. Обычно они приходят в течение 30 минут

Выберите

подходящего исполнителя и обсудите сроки выполнения

Создать задание на Юду

Задание Марии «Прокладка кабеля»

1 500 ₽

Все сделано быстро и по делу. Рекомендую Романа как отличного специалиста.

Исполнитель задания:

Роман
5,0 1156 отзывов

Создать такое же задание

Оставьте свою реакцию, если было полезно

Скачайте приложение и пользуйтесь YouDo где угодно

Наведите камеру телефона на QR-код, чтобы скачать приложение

Вы здесь:

Главная
Мастера по ремонту
Статьи
Электрика
- Ремонт квартир
- Обои
- Штукатурка
- Сантехнические работы
- Дизайн интерьеров

6 Simple Machines: Облегчение работы

Когда вы совершаете покупку по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот как это работает.

Прикрепление колеса к оси сделало возможным создание тележек и считается одним из самых значительных изобретений в мировой истории. (Изображение предоставлено: Сурасак Саенджай | Shutterstock)

На протяжении всей истории люди разработали несколько простых машин, облегчающих работу. Наиболее примечательные из них известны как «шесть простых механизмов»: колесо и ось, рычаг, наклонная плоскость, шкив, винт и клин, хотя последние три на самом деле являются просто расширениями или комбинациями первых. три, согласно Британской энциклопедии (открывается в новой вкладке).

Поскольку работа определяется как сила, действующая на объект в направлении движения, машина облегчает выполнение работы, выполняя одну или несколько из следующих функций, согласно Бостонского университета (открывается в новой вкладке):

перенос силы из одного места в другое,
изменение направления силы,
увеличение величины силы или
увеличение расстояния или скорости силы.

Простые машины — это устройства без движущихся частей или с очень небольшим количеством движущихся частей, которые облегчают работу. По данным Университета Колорадо в Боулдере, многие из современных сложных инструментов представляют собой просто комбинации или более сложные формы шести простых механизмов . Например, мы можем прикрепить длинную ручку к валу, чтобы сделать лебедку, или использовать блок и полиспасты, чтобы тянуть груз вверх по пандусу. Хотя эти машины могут показаться простыми, они продолжают предоставлять нам средства для выполнения многих вещей, которые мы никогда не смогли бы сделать без них.

Колесо и ось

(Изображение предоставлено Getty Images)

Колесо считается одним из самых значительных изобретений в мировой истории. «До изобретения колеса в 3500 году до нашей эры люди были сильно ограничены в том, сколько вещей мы можем перевозить по суше и как далеко», — как ранее сообщал Live Science. Колесные тележки облегчили сельское хозяйство и торговлю, позволив перевозить товары на рынки и с рынков, а также облегчив бремя людей, путешествующих на большие расстояния,

Колесо значительно уменьшает трение , возникающее при перемещении объекта по поверхности. «Если вы поместите свой картотечный шкаф на небольшую тележку с колесами, вы можете значительно уменьшить усилие, необходимое для перемещения шкафа с постоянной скоростью», — утверждают в Университете Теннесси.

В своей книге «Древняя наука: предыстория — 500 г. н. э. » Чарли Сэмюэлс пишет: «В некоторых частях мира тяжелые объекты, такие как камни и лодки, перемещались с помощью бревенчатых роликов. , катки сняты сзади и заменены спереди.» Это был первый шаг в развитии колеса.

Великое новшество заключалось в установке колеса на ось. Колесо можно было прикрепить к оси, которая опиралась на подшипник, или заставить его свободно вращаться вокруг оси. Это привело к развитию повозок, повозок и колесниц. По словам Сэмюэлса, археологи используют развитие колеса, вращающегося на оси, как показатель относительно развитой цивилизации. Самые ранние свидетельства наличия колес на осях относятся примерно к 3200 г. до н.э. шумерами. Китайцы самостоятельно изобрели колесо в 2800 г. до н. э.

Ссылки по теме

Помимо уменьшения трения, колесо и ось также могут служить множителем силы. Если колесо прикреплено к оси и для поворота колеса используется сила, вращающая сила или крутящий момент на оси намного больше, чем сила, приложенная к ободу колеса. В качестве альтернативы к оси можно прикрепить длинную ручку для достижения аналогичного эффекта.

Остальные пять машин помогают людям увеличивать и/или перенаправлять силу, приложенную к объекту. В своей книге « Перемещение больших вещей , Джанет Л. Колоднер и ее соавторы пишут: «Машины обеспечивают механическое преимущество, помогая перемещать объекты. Механическое преимущество — это компромисс между силой и расстоянием». При последующем обсуждении простых машин, которые увеличивают силу, приложенную к их входу, мы будем пренебрегать силой трения, потому что в большинстве этих случаев сила трения очень велика. малы по сравнению с задействованными входными и выходными силами

Когда сила приложена на расстоянии, она производит работу. Математически это выражается как W = F × D. Например, чтобы поднять объект, мы должны совершить работу, чтобы преодолеть силу гравитации и переместить объект вверх. Чтобы поднять предмет, который в два раза тяжелее, требуется в два раза больше работы, чтобы поднять его на такое же расстояние. По данным Обернского университета, требуется в два раза больше работы, чтобы поднять один и тот же объект в два раза выше . Как указано в математике , основное преимущество машин заключается в том, что они позволяют нам выполнять тот же объем работы, применяя меньшее усилие на большем расстоянии.

Рычаг

Примером рычага являются качели. Это длинная балка, уравновешенная на оси. (Изображение предоставлено Getty Images)

«Дайте мне рычаг и точку опоры, и я переверну мир». Это хвастливое заявление приписывается греческому философу, математику и изобретателю третьего века Архимеду . Хотя это может быть некоторым преувеличением, оно действительно выражает силу рычагов, которые, по крайней мере фигурально, двигают мир.

Гениальность Архимеда заключалась в том, что он понял, что для выполнения того же количества или работы можно найти компромисс между силой и расстоянием, используя рычаг. Его закон рычага гласит: «Величины находятся в равновесии на расстояниях, обратно пропорциональных их весам», согласно « Архимед в 21 веке », виртуальной книге Криса Рорреса из Нью-Йоркского университета.

Рычаг состоит из длинной балки и точки опоры или шарнира. Механическое преимущество рычага зависит от соотношения длин балки по обе стороны от точки опоры.

Например, мы хотим поднять 100-фунтовый груз. (45 кг) вес 2 фута (61 см) над землей. Мы можем приложить 100 фунтов. силы на вес в направлении вверх на расстоянии 2 фута, и мы выполнили работу в 200 фунт-футов (271 ньютон-метр). Однако, если бы мы использовали 30-футовый (9 м) рычаг с одним концом под грузом и 1-футовой (30,5 см) точкой опоры, расположенной под балкой на расстоянии 10 футов (3 м) от груза, мы получили бы только надавить на другой конец с 50 фунтами. (23 кг) силы, чтобы поднять вес. Однако нам пришлось бы опустить конец рычага на 4 фута (1,2 м), чтобы поднять вес на 2 фута. Мы пошли на компромисс, удвоив расстояние, необходимое для перемещения рычага, но уменьшили необходимое усилие наполовину, чтобы выполнить тот же объем работы.

Наклонная плоскость

Наклонная плоскость — это просто плоская поверхность, приподнятая под углом, как пандус. По словам Боба Уильямса, профессора кафедры машиностроения Инженерно-технологического колледжа Расса в Университете Огайо, наклонная плоскость — это способ подъема груза, который слишком тяжел, чтобы поднимать его прямо вверх. Угол (крутизна наклонной плоскости) определяет, какое усилие необходимо для подъема груза. Чем круче пандус, тем больше усилий требуется. Это означает, что если мы поднимем наши 100 фунтов. груз весом 2 фута, скатывая его по 4-футовому пандусу, мы уменьшаем необходимую силу наполовину и удваиваем расстояние, на которое его необходимо переместить. Если бы мы использовали рампу высотой 8 футов (2,4 м), мы могли бы уменьшить необходимое усилие до 25 фунтов. (11,3 кг).

Шкив

(Изображение предоставлено Getty Images)

Если мы хотим поднять те же 100 фунтов. вес с помощью веревки, мы могли бы прикрепить шкив к балке над весом. Это позволило бы нам тянуть веревку вниз, а не вверх, но для этого все еще требуется 100 фунтов. силы. Однако, если бы мы использовали два шкива — один, прикрепленный к верхней балке, а другой — к грузу, — и мы должны были бы прикрепить один конец веревки к балке, пропустить ее через шкив на грузе, а затем через шкив на балке, нам нужно будет только тянуть за веревку с 50 фунтами. силы, чтобы поднять вес, хотя нам пришлось бы тянуть веревку на 4 фута, чтобы поднять вес на 2 фута. Опять же, мы променяли увеличение расстояния на уменьшение силы.

Если мы хотим использовать еще меньше силы на еще большем расстоянии, мы можем использовать блок и захват. Согласно материалам курса Университета Южной Каролины: «Блок и полиспасты представляют собой комбинацию шкивов, которая снижает усилие, необходимое для подъема чего-либо. Компромисс заключается в том, что для блока и полиспаста требуется более длинная веревка. перемещать что-либо на такое же расстояние».

Какими бы простыми ни были шкивы, они все еще находят применение в самых передовых новых машинах. Например, Hangprinter, 3D-принтер , который может создавать объекты размером с мебель, использует систему проводов и управляемых компьютером шкивов, прикрепленных к стенам, полу и потолку.

Винт

«Винт представляет собой длинную наклонную плоскость, обернутую вокруг вала, поэтому его механическое преимущество можно рассматривать так же, как и наклон», согласно Университет штата Джорджия . Во многих устройствах используются винты для приложения усилия, которое намного больше, чем усилие, используемое для поворота винта. К таким устройствам относятся слесарные тиски и зажимные гайки на автомобильных колесах. Они получают механическое преимущество не только от самого винта, но и, во многих случаях, от рычага длинной ручки, используемой для поворота винта.

Клин

Согласно Горно-технологического института Нью-Мексико (открывается в новой вкладке), «Клинья представляют собой движущиеся наклонные плоскости, которые перемещаются под грузом для подъема или в груз для разделения или разделения». Более длинный и тонкий клин дает больше механических преимуществ, чем более короткий и широкий клин, но клин делает еще кое-что: основная функция клина заключается в изменении направления входной силы. Например, если мы хотим расколоть бревно, мы можем с большой силой вбить клин вниз в конец бревна, используя кувалду, и клин перенаправит эту силу наружу, в результате чего древесина расколется. Другим примером является дверной упор, где сила, используемая для толкания его под край двери, передается вниз, что приводит к силе трения, которая препятствует скольжению по полу.

Дополнительные ресурсы

Джон Х. Линхард, почетный профессор машиностроения и истории Университета Хьюстона, «еще один взгляд на изобретение колеса (откроется в новой вкладке)». Загляните в Центр науки и промышленности в Колумбусе, штат Огайо, где есть интерактивное объяснение (откроется в новой вкладке) простых механизмов. HyperPhysics — веб-сайт, созданный Университетом штата Джорджия, — также содержит иллюстрированные объяснения шести простых механизмов.

Библиография

Университет штата Иллинойс, «Информация о ресурсах для обучения простым машинам (открывается в новой вкладке)», январь 2022 г.

Правительство штата Виктория, «Простые машины (открывается в новой вкладке)», март 2019 г.

Канада Музей науки и технологий, «Образовательные программы: простые машины (открывается в новой вкладке)», январь 2022 г.

Йи Чжан и др., «Введение в механизмы (открывается в новой вкладке)», Университет Карнеги-Меллона, январь 2022 г.

Джим Лукас — автор статей для Live Science. Он охватывает физику, астрономию и инженерное дело. Джим окончил Университет штата Миссури, где получил степень бакалавра наук в области физики, а также астрономию и техническое письмо. После окончания университета он работал в Лос-Аламосской национальной лаборатории системным администратором, техническим писателем-редактором и специалистом по ядерной безопасности. Помимо написания статей, он редактирует статьи в научных журналах по различным тематическим направлениям.