Pomiaru można również dokonać kluczem dynamometrycznym, jednak musi to być klucz mierzący małe wartości momentu (Ncm). Zdecydowałem się zbudować przyrządy ponieważ również spełnią swoje zadanie, a przy tym są proste w wykonaniu.
Teoria:
Jak powszechnie wiadomo, moment (nie chodzi o ten czasowy;)) to siła razy ramię, a więc aby go zmierzyć, musimy wiedzieć jaką siłą działamy na jakiej długości ramieniu.
Długość łatwo zmierzyć, co do siły to przydałby się siłomierz. Jeżeli nie mamy siłomierza, możemy wykorzystać przyciąganie ziemskie czyli grawitację.
Siła grawitacji działającej na ciało zależy od masy tego ciała. Łatwo to stwierdzić podnosząc np. swojego kota a potem np. "zmęczonego" imprezą kolegę - jest różnica ;).
Siłę grawitacji dla przedmiotów na powierzchni Ziemi obliczamy ze wzoru:
Fgr
= m ∙g
gdzie:m - masa przedmiotu w kilogramach
g - przyspieszenie ziemskie, które wynosi około 9,81m/s²
Z powyższego wzoru wynika, że 1kg masy jest przyciągany przez Ziemię siłą ok 9,81 Niutona - w przybliżeniu powiedzmy, że jest to 10N. Z tego łatwo wywnioskować, że aby Ziemia przyciągała do siebie przedmiot z siłą, na przykład 1N, to musi on posiadać masę około 100 gram.
Hm, właśnie uzmysłowiłem sobie, że działam tyłkiem na krzesło siłą około 1020N...
Skoro wiemy z jaką siłą działają przedmioty o określonej masie to łatwo obliczyć moment.
Przykładowo, jeżeli mamy ramię np. 10cm i zawiesimy na nim ciężarek o masie 100g to moment będzie wynosił: 10cm x 1N = 10 Ncm
Pomiar będzie polegał na przymocowaniu listwy-ramienia z podziałką do badanego elementu, zawieszaniu odpowiednich ciężarków w odpowiednich miejscach ramienia i obserwacji. Jeżeli ciężarek obróci gwałtownie badany element, będzie to oznaczało, że moment tarcia jest mniejszy niż wartość obliczona z masy ciężarka i długości ramienia na którym wisi ciężarek. Jeżeli element się nie obraca - moment tarcia jest większy.
Jeśli ciężarek powoli obraca badanym elementem to wartość momentu tarcia jest taka jaką wskazują ciężarek i ramię.
Wykonanie przyrządów.
Podstawowym materiałem użytym do budowy był kawałek starej, plastikowej metrówki. Choć przedstawione poniżej przyrządy spełniają swoje zadanie, dobrym pomysłem byłoby wykonanie ich z metalu.
Przyrząd nr 1
Zakładany jest na wałek wejściowy przekładni kierowniczej i służy do podstawowej regulacji przekładni - pomiar oporów na zębach tłok-wałek kierowniczy, oraz do pomiaru momentu tarcia elementów wewnętrznych np. ślimak -nakrętka przekładni.
Przyrząd nr 1.
Oprócz kawałka metrówki potrzebna będzie tulejka o średnicy wewnętrznej 17,5mm.
Akurat znalazłem taką z tworzywa sztucznego w swoich szpargałach.
Podstawowe materiały.
Sposoby wykonania przyrządu są różne - chodzi o to, aby zamocować listwę z podziałką co 1cm do wałka przekładni. Punkt zerowy podziałki powinien znajdować się w osi obrotu wałka.
Długość ramion podziałki to 13-15cm
W tulei zrobiłem wcięcie, aby osadzić podziałkę, następnie przykręciłem podziałkę wkrętami.
Mocowanie podziałki.
Drugi koniec tulei naciąłem, dzięki czemu po założeniu opaski zaciskowej możliwe będzie pewne zaciśnięcie tulei na wałku kierowniczym.
Nacięcie tulei.
Na krawędzi podziałki wykonałem pilnikiem karby co 1cm, dzięki czemu zawieszane ciężarki nie będą ześlizgiwały się.
Przyrząd nr 2
Jest zakładany na listwę nakrętki przekładni i służy do pomiaru momentu tarcia nakrętka przekładni - tłok.
Przyrząd nr 2.
Poszczególne elementy przyrządu oraz uproszczony rysunek nakrętki przekładni.
Ponieważ odległość listwy nakrętki od osi obrotu nakrętki wynosi 44mm, podziałka przyrządu pomiarowego powinna zaczynać się nie od 0 tylko właśnie od 44mm. Zastosowana linijka pochodziła również ze starej metrówki.
Do zamocowania podziałki do nakrętki można zastosować np. kawałek aluminiowego pręta kwadratowego 15 mm x 15mm, w którym wywiercone otwory gwintujemy gwintownikiem M 4.
Poniższa linijka powinna być zamocowana do listwy nakrętki tak, aby do niej dotykała.
Aby zminimalizować ryzyko uszkodzenia listwy nakrętki, dobrze byłoby zastosować dwie śruby mocujące przyrząd wykonane z miękkiego metalu, np. miedzi czy aluminium.
Ważniejsze wymiary linijki.
Ważniejsze wymiary kostki mocującej.
Dodatkowo należy się zaopatrzyć w obciążniki: 50g, 100g, 200g, 500g, 2kg.
Jeżeli nie mamy takowych to wykonujemy je samodzielnie:
Większe ciężarki.
Stawiamy na wadze kuchennej butelkę (np. po wodzie mineralnej) i nalewamy wodę, aż osiągniemy wymagany ciężar. Dobrze jest przed tym pomyśleć nad sposobem zawieszenia ciężarka - ja wykonałem uszy z drutu.
W pełni funkcjonalne odważniki domowej roboty.
Ciężarki 50g, 100g.
Ponieważ nie wszystkie wagi kuchenne są dość dokładne, możemy skorzystać z wag sklepowych (sklep metalowy, market budowlany ze śrubkami). Ja udałem się do marketu, w którym 11 nakrętek M8 ważyło dokładnie 50g. Nakrętki nawlekamy na sznurek.
Ważenie na sklepowej wadze.
Jak widać ciężarki te nie wyglądają zbyt profesjonalnie, jednak myślę, że Ziemia nie wydziwia i będzie je przyciągać równie chętnie jak te fabryczne.
Niebawem przedstawię przyrządy w akcji..
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz