Страница не найдена — АКПП

Ремонт и обслуживание АКПП

Автоматические коробки передач АКПП 5HP19 – это надежное устройство, которое обеспечивает бесперебойную работу разных

Масло для АКПП

Здравствуйте, дорогие читатели! Сегодня пойдет речь о замене масла в АКПП транспортных средств Ауди

Все про автоматическую коробку передач

Сегодня я расскажу об аварийном режиме, в который встает АКПП, когда она неисправна. Хочу

Ремонт и обслуживание АКПП

Гидротрансформатор связывает АКПП и двигатель в транспортном средстве, поэтому чем раньше автовладелец обратит внимание

Масло для АКПП

Здравствуйте, дорогие читатели! Сегодня поговорим о замене масла в АКПП машины Вольво XC 60.

Ремонт и обслуживание АКПП

Промывка гидроблока АКПП Al4 обязательное условие ее долговечного срока службы. Так как планетарка и

Страница не найдена — АКПП

Масло для АКПП

Перед заменой масла в АКПП Вольво ХС90 узнайте модель вашего автомата. В ХС90 2002

Масло для АКПП

Когда у меня впервые появился Ниссан Альмера Классик, то я сомневался, стоит ли делать

Ремонт и обслуживание АКПП

Здравствуйте, дорогие читатели! Сегодня я поведу речь о ремонте АКПП транспортного средства Фольцваген. Садитесь

Все про автоматическую коробку передач

Шкода Рапид с автоматической коробкой сочетает в себе европейское качество исполнения с бюджетно-адаптированной ценой.

Ремонт и обслуживание АКПП

Сегодня поговорим о ремонте АКПП автомобиля Форд. На Форде можно найти все виды автоматических

Масло для АКПП

Масло ATF — «кровь» автоматической коробки передач. По свойствам и назначению жидкость для автомата

Замена акпп на мкпп. Переделка акпп на мкпп в Минске.

Добро пожаловать на наш сайт,
посвященный переделке АКПП на МКПП! Мы занимаемся заменой автоматических
коробок передач на механические на любых типах автомобилей независимо от объема
двигателя. Производим замену АКПП на МКПП на машинах с передним и полным
приводом. Мы переделываем автомат на механику всех популярных марок
автомобилей: Ауди (Аudi), Chrysler (Крайслер), BMW (БМВ), Citroen (Ситроен), Daewoo (Дэу), Fiat (Фиат), Ford (Форд), Honda (Хонда), Kia (Кия), Mazda (Мазда), Mercedes-Benz (Мерседес-Бенц), Mitsubishi (Мицубиси), Nissan (Ниссан), Opel (Опель), Peugeot (Пежо), Pontiac (Понтиак), Renault (Рено), Skoda (Шкода), Toyota (Тойота), Volkswagen (Фольскваген), Volvo (Вольва) и другие.

Работаем
в этой сфере с 2008 года, за это время произвели замену коробки автомат на
механику уже в более чем 1000 машин. Мы приобрели огромный опыт и много
довольных автовладельцев. Бесспорно, АКПП комфортнее для езды по городу. И если
вы цените комфорт, то альтернатив нет. Но что делать, если АКПП на вашей машине
откровенно не удачная или замена ее не целесообразна из-за стоимости, сравнимой
с половиной стоимости автомобиля? Тогда вам
поможет переделка с автомата на механику.

Добро пожаловать на наш сайт,
посвященный переделке АКПП на МКПП! Мы занимаемся заменой автоматических
коробок передач на механические на любых типах автомобилей независимо от объема
двигателя. Производим замену АКПП на МКПП на машинах с передним и полным
приводом. Мы переделываем автомат на механику всех популярных марок
автомобилей: Ауди (Аudi), Chrysler (Крайслер), BMW (БМВ), Citroen (Ситроен), Daewoo (Дэу), Fiat (Фиат), Ford (Форд), Honda (Хонда), Kia (Кия), Mazda (Мазда), Mercedes-Benz (Мерседес-Бенц), Mitsubishi (Мицубиси), Nissan (Ниссан), Opel (Опель), Peugeot (Пежо), Pontiac (Понтиак), Renault (Рено), Skoda (Шкода), Toyota (Тойота), Volkswagen (Фольскваген), Volvo (Вольва) и другие.

Работаем
в этой сфере с 2008 года, за это время произвели замену коробки автомат на
механику уже в более чем 1000 машин. Мы приобрели огромный опыт и много
довольных автовладельцев. Бесспорно, АКПП комфортнее для езды по городу. И если
вы цените комфорт, то альтернатив нет. Но что делать, если АКПП на вашей машине
откровенно не удачная или замена ее не целесообразна из-за стоимости, сравнимой
с половиной стоимости автомобиля? Тогда вам
поможет переделка с автомата на механику.

Отчет замена Вариатора/автомата на механику — Коробка передач

Итак, с чего всё это началось….

Ездил себе на варике и не знал горя, но довелось проехаться за рулём Сивика RS на механике, и понял, что я хочу её…

Для свапа я приобрёл:

-Коробка передач S20 от сивика EG3 с мотором D13B. Голая, без подушек. Но с вилкой.

-Маховик с болтами

-Реактивные тяги и ручка КПП от старого сивика EF2

-Педали тоже от EF2 (Не подошли)

-Корзина и диск сцепления новые EXEDY.

-Выжимной подшипник NACHI..

-главный и рабочий цилиндр сцепления новые неоригинальные JC.

— Бачёк для жидкости и патрубок от ТАЗа

— тормозной патрубок (подобрали подходящий по длине и выгнули как нам надо)

— стартер для МКП (подарил хороший человек)

Собственно замена.

1. удаление вариатора

Собственно ничего сложного.

Сливаем жижу.

Откручиваем ступичные гайки. Откручиваются поворотные кулаки от верхних либо от нижних шаровых, далее аккуратно монтировочкой поддеваем внутренний шрус, чтоб он вышел из коробки и полностью вынимаем привода.

Далее, откручиваем все болты, которые крепят коробку к блоку, в том числе снимаем стартер.

Отсоединяем крепления подушек от коробки. Движка повисает всего на 2 подушках – поэтому лучше предварительно закрепить его.

Опускаем коробку.

Далее откручиваем маховик вариатора и ставим на его место маховик механики с новыми болтами

2. одеваем корзину и диск сцепления. По идее диск надо центровать первичным валом. Но мы оцентровали пальцем на глаз.

И как ни странно коробка встала легко.

Теперь берёмся за механику.

Одеваем новый выжимной подшипник, ставим новые сальники и вкорячиваем коробку на её новое место жительства.

Прикручиваем болтами, ставим стартер.

Из разъемов подключаем только датчик скорости. Кстати вариаторный датчик на механику не подходит – направление шлицов другое.

Устанавливаем на коробку рабочий цилиндр сцепления. Главный тоже ставим на своё законное место. Бачёк патрубком соединяем с главным цилиндром. Магистраль гидравлики изготовлена из тормозного патрубка истаны, выгнутого под нашу геометрию.

Теперь начинается самое интересное. Поскольку подушек никаких не было с коробкой в комплекте, пришлось изготавливать кронштейны для штатных подушек

вот такая вот получилась правая подушка))))

…и задняя

Ну и в итоге – удлинили реактивные тяги ручки капп и поставили её на место)

Собственно всё прошло без заморочек, единственное, что омрачило всю переделку — не подошедшая педаль сцепления. Так что машина стоит на приколе.

Огромное спасибо Антохе Долгих (Пружина) и Коле (Колямбе) за неоценимую помощь. Только благодаря им всё это состоялось) И автосервису Боцмана за предоставленный подъёмник и инструмент)))

Переделка заняла 2 дня, устали неимоверно.

По электирике:

под капотом подключил только один из датчиков — датчик скорости.

в салоне — на фишке селектора замыкаются 2 толстых чёрных провода — это для того чтоб мащина заводилась. от проца отсоединяется фишка варика. В моём случае самая ближняя к стенке моторного отсека.

Обороты на холостых плавают.

Если дополнительно на фишке селектора замкнуть положение Р — всё приходит в норму, но так по идее не должен работать втек. но это ясно станет тока когда я буду кататься на нём.

Ещё из замка зажигания удаляется соленоид, блокирующий ключ.

Заказал новую педль сцепления. Но ждать её месяц, а ездить ой как хочется.

поэтому решил изготовить крепёжку под педаль (благо сама педалька была).

для начала я склеил из картона вот такой макет

после уже из металла с помошью электролобзика, дрели и плоскогубцев был изготовлен вот такой кронштейн

потом разметил положение педали, просверлил дырки под болт и поставил всё это на машину.

результат — сцепление работает

Ответы, на вопросы, которые могут возникнуть:

С Электрикой боролся никак))) Замкнул 2 толстых провода на селекторе чтоб машина могла завестись.

Замкнул контакты в положении D. 1 и 7 контакт

Удалил блокировку ключа в замке зажигания.

По поводу ручки — всё ставится в сборе от донора. Чехол я заказывал оригинал, он ставится на старый тоннель без проблем. Сам наболдажник взял RAZO.

По поводу ТО — никаких проблем. В доках нигде не пишется тип трансмиссии-так что никаких вопросов у гаек не будет.

Сразу говорю — ищи всё по максимуму. Педаль сцепления и кронштейны коробки особенно.

Если есть возможность взять мозги механические — бери! Иначе будут обороты скакать)

втек работает если замкнуть в D.

Задний ход надо подключать. Я пока так езжу.

А вобще от коробки 2 проводочка тянутся в салон, там ищешь по селектору какие 2 контакта отвечают за него и припаиваешься к ним…

Всё.

Единственное, если постоянно замкнуто в D, обороты плавают на холостых. Но я уже привык и не парюсь)

Мозги автоматные и механичиские на движке разные. Причём бывает 2 варианта автоматных мозгов раздельные (Блок управления двигом и коробкой разнесены) и совмещённые (2 в одном).

Но даже раздельный блок управления движком отличается от просто механического. В них разные прошивки.

Основное отличи (собственно поэтому обороты и плавают) — это резим холостого хода в положении D.

Объясню просто — когда мы переводим автомат или вариатор в режим D гидромуфта (стартовый пакет у варика) даёт нагрузку, примерно как на мехе сцепу не до конца выжать стоя на месте и держать тормоз. .. Получается у мотора будут падать обороты и он может даже заглохнуть. Поэтому мозг даёт сигнал на КХХ добавить газу… обороты держаться на определённом уровне и авто не глохнет.

На механике этого не требуется.

Что происходит в нашем случае — мозг видит что включен режим D и добавляет газу, поскольку нагрузки нет — обороты резко взлетают, мозг видит, чт ообороты выше номинальных и убирает газ, обороты падают… и всё это зацикливается)))) Через какое-то время видимо мозг отстреливается с ошибкой из-за скачки оборотов и уходит в обходной режим — обороты перестают скакать…

Всё бы можно было исправить, если бы мозг шился.. Но увы…

ОБСУЖДЕНИЕ (http://www.civic-club.ru/forum/topic/59195.htm)

Игнис рестайл 4х4, замена МКПП на АКПП

Ответ: Игнис рестайл 4х4, замена МКПП на АКПП

Технически, может и проще из автомата переделать в пп, а с т.з. финансов явно дешевле наоборот. Коробка ее контролер и жгут. а вот провода перекладывать это конечно жуть…

Давай подробнее разберем этот вариант.
Нужно:
1. АКПП
2. Вместо маховика с венцом под стартер (на который крепится корзина сцепления) на хвостовик коленвала ставится венец под автомат.
3. Ручку с тросом и другой кожух в салоне. На щитке приборов, кстати, у рестайла нет никакой индикации, только на самой ручке. Поэтому подторпедный жгут без изменений.
4. Блок педалей.
5. Жгут на АКПП и двигатель единый, поэтому просто менять жгут двигателя. Это не сложно. Я уже снимаю и ставлю его не залезая под машину, наощупь сверху. Вообще под капотом два отдельных жгута. Один относится к силовому агрегату, а другой к остальной электрике (фары, дворники, ABS, и т.д.)
6. Радиатор охлаждения двигателя для авто с АКПП в нижнем бачке имеет теплообменник для масла коробки. Так что придется менять. На МКПП есть неоригинал около 4,5 т.р., а на АКПП тоже есть неоригинал (держал в руках), но в продаже нигде не могу найти.
7. Есть еще один интересный момент. Как я уже писал, мозг коробки стоит рядом с мозгом двигателя. А вдруг в мозг двигателя добавлена какая- нибудь мелкая фигня, чтобы они подружились между собой? Тогда еще и мозг движка менять. А в нем иммобилайзер в котором подшиты ключи, а значит замок зажигания и личинки в дверях. Вобщем риск есть.
Придется выкинуть или продавать за полцены:
-МКПП 20 — 25 т.р.
-ручку с тросами
-радиатор около 5 т.р.
-жгут
-блок педалей
-все что касается сцепления
Финансовая сторона вопроса:
Так как надо много всего, то брать надо просто донора, а не по частям. (Месяц назад взял на разбор рестайл 2005г. с АКПП целиком за 80 т.р.). Отдельно б/у коробка думаю будет стоить около 50 т.р. Вариант контрактной коробки я не рассматриваю (кот в мешке), только с машины которую я увижу.
Кстати у mrfazer http://www.suzuki-club.ru/forum/bar…hasti-i-aksessuary/36367-razbirayu-ignis.html машина с АКПП, только боюсь продал он ее (коробку) уже.
Купить отдельно с донора то что касается заднего привода думаю будет всеже подешевле. Донор 2007г. 4х4 целиком под восстановление в мае взял за 100 т.р.
Работы меньше, риска меньше.
Выкидывать или продавать:
-промежуточный вал правого привода
— правый привод или только палку
-кронштейн задней опоры двигателя
-мост (пользуется спросом 8-10 т.р.)
-блок ABS
Повторюсь: пока неизвестно есть ли в корпусе диференциала АКПП шлицы под отбор мощности, это все чисто теоретические рассуждения.

Переход с Автомата на Механику — МКПП

Товарищи, пожалуйста помогите разобраться с некоторыми моментами по электрической части в процессе замены АКПП на МКПП.

У меня Омега 1999 г/в (Рестайл). Ранее конфигурация автомобиля была: X25XE+АКПП. Сейчас: X30XE+МКПП. То есть замену я уже произвел год назад. Причем менял не только коробку, но и мотор.

Что сделано по электронике:

— «выкинул» блокировку стартера

— сделана проводка на датчик заднего хода

— перепрошит БК под новую конфигурацию мотора и коробки

— Новая прошивка в ЭБУ двигателем, под 3. 0 мотор.

Что касается с ЭБУ акпп — его я не трогал, оставил в покое. 

Год уже езжу, все хорошо, все устраивает, кроме одного момента — на ХХ мгновенный расход топлива составляет 1.3-1.5л/ч, вместо положенных 0.9-1.1.л/ч

Попытались разобраться с грамотным диагностом у официального длера OPEL. Все датчики, все системы работают исправно, в пределах нормы. 

Оп-ком отображает, якобы стоит на машине АКПП. Диагностическим прибором конфигурацию с АКПП на МКПП поменять не удается.

Стал разбираться дальше с этой проблемой и нашел на этом форуме интересную информацию:

— полностью удалить круглый синий разъем (тот что подключается возле аккумулятора)
— найти провода на включение ламп заднего хода и перепаковать их в свой разъем (по цветам черный и черно/белый провода)
— перепаковать квадратный разъем тот, что подключается в «бермудском треугольнике» (на моей проводке он зеленый, на новой черный, отличаются размерами и конфигурацией). Тут не обошлось без не большого «колхоза» — пришлось обрезать штекерочки клемы (отличаются размерами и конфигурацией) со своего и припаять их на новую проводку, но визуально этого не видно и пропаяно качественно.
— завести дополнительно один провод в косу от круглого белого разъма к одной из клем реле топливного насоса. Без этого провода по «Оп-Кому» выдавало ошибку по датчику скорости и БК писал «F» по скорости и расходу
— подключить черно/красный провод (из синего разъема) от разъема ЕБУ на массу. Какой номер ПИН на разъеме ЕБУ не помню, но на фото видно что он обведен черным маркером (белым обведен не нужный провод). Изучив свою проводку в раене ЕБУ, выяснил что он соеденяется с коричневым проводом «массы» перед в ходом в сам разъем, сделал также — типа как с завода    . Если этот провод не запитать на «массу» автомобиль категорически отказывается понимать что он на МКПП, думает что на «автомате» о чем соответствует надпись в Оп-Коме: «коробка передач — автоматическая КПП» и расход на холостых оборотах 1,5-1,6 л/ч, после подключения на «массу» на холостых 0,9-1,0 л. ч., Оп-Ком  — «коробка передач — механическая КПП».

Вот это все сделать необходимо? Больше всего меня интересует последний пункт. Какая взаимосвязь в проводе на «массу» и мгновенном расходе топлива на ХХ?

Сообщение отредактировал Insignia78: 06 Октябрь 2014 — 10:54

Замена АКПП на МКПП — Ford Focus 2

Xfree86
сам собираюсь менять акпп на мкпп на 2.0. если что нужно узнать — спрашивай.
у меня комплект уже собран, жду только когда квайф приедет, чтобы сразу его туда вкрячить. договаривался с одной разборкой — взял у них почти весь комплект с условием, что после замены отдам автомат, т.е. за детали я вообще ничего не платил. коробку попросил дефектовать знакомых механиков, разобрали — оказалась практически в идеале. за работу просят 10000 вместе с установкой квайфа + замена рулевой рейки до кучи.

полный набор выглядит так:
— сама коробка MTX75
— селектор на коробке, куда троса вставляются (у меня шел уже вместе с коробкой)
— датчик ЗХ (у меня шел уже вместе с коробкой)
— верхнее крепление коробки, треугольное такое (у меня шло уже вместе с коробкой)
— опора коробки (опционально, подходит от автомата)
— привода (опционально, подходят от автомата, но я в итоге хочу поставить от дизеля)
— кронштейн подвесного подшипника правого (длинного) привода (отличается от того, что на автомате, 1224881)
— новые сальники приводов (2 шт. )
— кулиса (от MTX75. на iB5 другой размер седла под трос)
— чехол с ручкой (ручку я брал 1538158 (с подсветкой), чехол заказывал в ателье новый из кожи, т.к. на той разборке, где я брал комлект, чехлы все были жутко рваные)
— троса переключения (от MTX75. на iB5 другая длина)
— педальный узел (сцепление + тормоз, я брал здесь на форуме весь узел 3 педали в сборе от ST)
— датчик педали сцепления
— главный цилиндр сцепления
— шланги магистрали сцепления с креплениями (клипсами) — от бачка до цилиндра и от цилиндра до выжимного
— сцепление (я заказывал EXEDY 07804)
— маховик (я заказывал EXEDY ZF502)
— болты маховика (6 шт., они одноразовые (1119933))
— выжимной подшипник (у меня шел в комплекте со сцеплением)
— масло для замены в коробке MTX75
— тормозная жидкость для долива/заправки сцепления

проводка, как мне сказали, никакая не нужна, автоматная избыточна и в ней все должно быть, кроме отвода на датчик ЗХ, его будут делать по месту. коннектор на датчик педали сцепления должен быть подмотан к проводке IP.

еще можно поменять педаль газа, но это тоже опционально, говорят даже, что автоматная педаль на ручке дает более адекватный отклик, одно время ее даже меняли, до появления педальбустера.

Простая машина Механический калькулятор преимуществ • Механика • Онлайн-преобразователи единиц

Турбовинтовой авиационный двигатель PT6-A50. University of Toronto

Определения и формулы

Простые машины

Большинство людей думают о машинах как о сложных объектах, таких как банковские автоматы, холодильники, автомобили или самолеты. Однако любое устройство, которое передает или изменяет силу или крутящий момент для определенной цели, можно назвать машиной. Например, винт и простое колесо — это машины.Простые машины — это устройства с небольшим количеством движущихся частей или вообще без них, которые используются для выполнения работы посредством изменения силы и движения. Это простейшие устройства, использующие механическое преимущество (определенное ниже) для увеличения силы. Эти устройства называются простыми машинами.

Ученые эпохи Возрождения определили шесть простых машин (в алфавитном порядке): наклонную плоскость, рычаг, шкив, винт, клин, колесо и ось. Можно сказать, что большинство современных машин построено из простых машин, которые играют в них роль строительных блоков.Конечно, некоторые машины используют не только механические силы, но ядерные и электромагнитные силы. Однако мы будем обсуждать здесь только машины, зависящие исключительно от силы тяжести и сил, изучаемых классической механикой.

Ротационная печатная машина, ок. 1870; Музей науки, Лондон

Принципы простых машин

Механическое преимущество идеальной машины

Механическое преимущество каждой простой машины рассчитывается по-разному. Однако следующее описание действительно для любой простой машины.Для идеальной простой машины с линейным перемещением механическое преимущество — это отношение выходной силы к входной силе для машины:

, где MA — механическое преимущество, F _в — сила, приложенная к машина в ее точке входа, а F _вне — сила, приложенная к машине в ее точке выхода. Это идеальное или теоретическое механическое преимущество (IMA). Это зависит только от физических размеров машины и определяет ее максимальную производительность.

Из-за энергосбережения в идеальной машине, где нет трения или эластичности, выходная мощность P _out всегда равна потребляемой мощности P _in :

Мы знаем, что мощность как функция времени — это скорость, с которой выполняется работа Вт или преобразуется энергия, поэтому

Для любой простой машины приведенное выше правило энергосбережения можно переписать как

Мы можем переписать это как

Из этих уравнений мы можем заключить, что механическое преимущество идеальной машины равно отношению входной скорости к выходной скорости:

Поскольку скорость определяется как скорость изменения положения с относительно времени мы можем написать

и

20-тонный маховик 700-сильного парового двигателя текстильной фабрики, который был изготовлен в 1903 году. d использовался в течение 67 лет для привода сотен ткацких станков с помощью ремней; Музей науки, Лондон

КПД

КПД простой машины определяется как отношение выходной мощности к потребляемой мощности:

Одноцилиндровый газовый двигатель внутреннего сгорания запатентован бельгийским инженером Этьеном Ленуаром и построен в Англии. в 1865 г.Это первый двигатель внутреннего сгорания, который работал на газе, подаваемом в города для освещения, вместо использования угля и воды, как большинство двигателей того времени.

Он измеряет степень трения и других факторов, которые всегда присутствуют в двигателе. неидеальная машина снижает фактическую выходную мощность машины от ее теоретического максимума, когда P _в = P _{на выходе} . Другие факторы включают гибкость и износ компонентов машины.КПД идеальной машины — 100%. Как мы обсуждали ранее, мощность равна произведению силы и скорости, поэтому эффективность равна механическому преимуществу, разделенному на отношение скоростей:

Таким образом, для неидеальной машины фактическое механическое преимущество (AMA) зависит от КПД:

Теперь мы можем записать фактическое механическое преимущество как произведение идеального механического преимущества и КПД:

Эту статью написал Анатолий Золотков

Калькуляторы механических преимуществ простых машин:

Преобразование энергии | технология | Britannica

Энергия обычно и наиболее просто определяется как эквивалент или способность выполнять работу.Само слово происходит от греческого energeia: en , «в»; ergon , «рабочий». Энергия может быть связана с материальным телом, как в спиральной пружине или движущемся объекте, или она может быть независимой от материи, как свет и другое электромагнитное излучение, пересекающее вакуум. Энергия в системе может быть доступна для использования только частично. Измерения энергии — это измерения работы, которые в классической механике формально определяются как произведение массы ( м ) и квадрата отношения длины ( l ) ко времени ( t ): мл ² / т ² .Это означает, что чем больше масса или расстояние, на которое он перемещается, или чем меньше времени требуется для перемещения массы, тем больше будет проделанная работа или больше затраченной энергии.

Развитие концепции энергии

Термин энергия не применялся как мера способности выполнять работу до довольно позднего периода развития науки механики. Действительно, развитие классической механики может осуществляться без обращения к концепции энергии.Однако идея энергии восходит к Галилею 17 века. Он признал, что, когда груз поднимается с помощью системы шкивов, прилагаемая сила, умноженная на расстояние, через которое эта сила должна быть приложена (произведение, по определению называемое работой), остается постоянной, даже если любой из факторов может меняться. Концепция vis viva, или живой силы, величины, прямо пропорциональной произведению массы и квадрата скорости, была введена в 17 веке. В 19 веке термин «энергия» применялся к концепции vis viva.

Первый закон движения Исаака Ньютона признает, что сила связана с ускорением массы. Почти неизбежно, что тогда интерес представляет интегральный эффект силы, действующей на массу. Конечно, есть два вида интеграла силы, действующей на массу, которые можно определить. Один — это интеграл силы, действующей вдоль линии действия силы, или пространственный интеграл силы; другой — интеграл силы за время ее действия на массу или временной интеграл.

Вычисление пространственного интеграла приводит к величине, которая теперь используется для представления изменения кинетической энергии массы в результате действия силы и составляет лишь половину от vis viva. С другой стороны, временное интегрирование приводит к оценке изменения количества движения массы в результате действия силы. Некоторое время велись споры о том, какая интеграция привела к надлежащей мере силы: немецкий философ-ученый Готфрид Вильгельм Лейбниц утверждал, что пространственный интеграл является единственной истинной мерой, в то время как ранее французский философ и математик Рене Декарт защищал временную шкалу. интеграл.В конце концов, в XVIII веке физик Жан д’Аламбер из Франции показал правомерность обоих подходов к измерению силы, действующей на массу, и что полемика велась только по номенклатуре.

Резюмируя, сила связана с ускорением массы; кинетическая энергия или энергия, возникающая в результате движения, является результатом пространственной интеграции силы, действующей на массу; импульс — это результат интегрирования во времени силы, действующей на массу; а энергия — это мера способности выполнять работу.Можно добавить, что мощность определяется как скорость передачи энергии (к массе, когда на нее действует сила, или по линиям передачи от электрического генератора к потребителю).

Сохранение энергии (см. Ниже) было независимо признано многими учеными в первой половине XIX века. Сохранение энергии как кинетической, потенциальной и упругой энергии в замкнутой системе в предположении отсутствия трения оказалось действенным и полезным инструментом.Кроме того, при более внимательном рассмотрении обнаруживается, что трение, которое служит ограничением для классической механики, выражается в выделении тепла, будь то на контактных поверхностях блока, скользящего по плоскости, или в объеме жидкости, в которой весло вращается или любое другое выражение «трения». Тепло было определено как форма энергии Германом фон Гельмгольцем из Германии и Джеймсом Прескоттом Джоулем из Англии в 1840-х годах. Джоуль также экспериментально доказал связь между механической и тепловой энергией в это время.Поскольку возникла необходимость в более подробном описании различных процессов в природе, подход заключался в поиске рациональных теорий или моделей процессов, которые позволяют количественно измерить изменение энергии в процессе, а затем включить его и соответствующий ему энергетический баланс в систему. представляет интерес, при условии общей потребности в сохранении энергии. Этот подход работал для химической энергии в молекулах топлива и окислителя, высвобождающейся при их сгорании в двигателе, для производства тепловой энергии, которая впоследствии преобразуется в механическую энергию для работы машины; он также работал над преобразованием ядерной массы в энергию в процессах ядерного синтеза и ядерного деления.

9.3 Простые машины | Texas Gateway

Простые машины

Простые машины облегчают работу, но не уменьшают объем работы, которую вы должны выполнять. Почему простые машины не могут изменить объем выполняемой вами работы? Напомним, что в закрытых системах сохраняется общее количество энергии. Машина не может увеличить количество энергии, которую вы в нее вкладываете. Итак, чем полезна простая машина? Хотя он не может изменить объем выполняемой вами работы, простая машина может изменить количество силы, которую вы должны приложить к объекту, и расстояние, на котором вы прикладываете силу.В большинстве случаев используется простая машина, чтобы уменьшить силу, которую вы должны приложить для выполнения работы. Обратной стороной является то, что вы должны приложить силу на большем расстоянии, потому что произведение силы и расстояния, f d , (что равняется работе), не меняется.

Давайте посмотрим, как это работает на практике. На рис. 9.8 (а) рабочий использует рычаг для приложения небольшой силы на большом расстоянии, в то время как монтировка тянет гвоздь с большой силой на небольшом расстоянии.На рис. 9.8 (b) показано, как работает рычаг математически. Сила усилия, приложенная в точке F, _e , поднимает нагрузку (силу сопротивления), которая толкает вниз в точке F _r . Треугольный шарнир называется точкой опоры; часть рычага между точкой опоры и F _e является рычагом усилия, L _e ; а часть слева — рычаг сопротивления, L _r . Механическое преимущество — это число, которое говорит нам, во сколько раз простая машина умножает силу усилия.Идеальное механическое преимущество IMA — это механическое преимущество совершенной машины без потери полезной работы, вызванной трением между движущимися частями. Уравнение для IMA показано на Рисунке 9.8 (b).

Рис. 9.8 (a) Монтировка — это разновидность рычага. (b) Идеальное механическое преимущество равно длине плеча усилия, деленному на длину плеча сопротивления рычага.

В общем случае IMA = сила сопротивления, F _r , деленная на силу усилия, F _e . IMA также равно расстоянию, на котором прилагается усилие, d _e , деленному на расстояние, на которое перемещается груз, d _r .

IMA = FrFe = dedrIMA = FrFe = dedr

Возвращаясь к экономии энергии, для любой простой машины работа, вложенная в машину, W _i , равна работе, которую выполняет машина, W _o . Объединив это с информацией в параграфах выше, мы можем написать

Wi = WoFede = Frdr Если FeFr, то de> dr.Wi = WoFede = Frdr Если FeFr, то de> dr.

Уравнения показывают, как простая машина может производить такое же количество работы, уменьшая при этом величину силы усилия за счет увеличения расстояния, на котором прилагается сила усилия.

Watch Physics

Введение в Mechanical Advantage

В этом видео показано, как рассчитать IMA рычага тремя различными методами: (1) исходя из силы усилия и силы сопротивления; (2) от длины плеч рычага, и; (3) от расстояния, на которое прикладывается сила, и расстояния, на которое перемещается груз.

Проверка захвата

Двое детей разного веса катаются на качелях. Как они позиционируют себя относительно точки поворота (точки опоры), чтобы быть уравновешенными?

1. Более тяжелый ребенок сидит ближе к точке опоры.
2. Более тяжелый ребенок сидит дальше от точки опоры.
3. Оба ребенка сидят на равном расстоянии от точки опоры.
4. Поскольку оба имеют разный вес, они никогда не будут уравновешены.

Некоторые рычаги оказывают большое усилие на плечо с коротким усилием. Это приводит к меньшей силе, действующей на большем расстоянии на конце рычага сопротивления. Примерами рычага этого типа являются бейсбольные биты, молотки и клюшки для гольфа. В рычаге другого типа точка опоры находится на конце рычага, а нагрузка — посередине, как в конструкции тачки.

Простая машина, показанная на рисунке 9.9, называется колесом и осью . На самом деле это рычаг.Разница в том, что рычаг усилия может вращаться по полной окружности вокруг точки опоры, которая является центром оси. Сила, приложенная к внешней стороне колеса, вызывает большее усилие, прилагаемое к веревке, намотанной вокруг оси. Как показано на рисунке, идеальное механическое преимущество рассчитывается путем деления радиуса колеса на радиус оси. Любое кривошипно-шатунное устройство — это пример колеса и оси.

Рисунок 9.9 Сила, приложенная к колесу, действует на его ось.

Наклонная плоскость и клин — две формы одной и той же простой машины. Клин — это просто две наклонные плоскости вплотную друг к другу. На рисунке 9.10 показаны простые формулы для расчета IMA s этих машин. Все наклонные, мощеные поверхности для прогулок или езды являются наклонными плоскостями. Ножи и головки топоров являются примерами клиньев.

Рисунок 9.10 Слева показана наклонная плоскость, а справа — клин.

Винт, показанный на рисунке 9.11 фактически представляет собой рычаг, прикрепленный к круглой наклонной плоскости. Саморезы по дереву (конечно) также являются примерами шурупов. Рычажная часть этих винтов представляет собой отвертку. В формуле для IMA расстояние между резьбой винта называется шагом и обозначается символом P .

Рисунок 9.11 Показанный здесь винт используется для подъема очень тяжелых предметов, например, угла автомобиля или дома на небольшое расстояние.

На рис. 9.12 показаны три разные системы шкивов.Из всех простых машин механическое преимущество легче всего рассчитать для шкивов. Просто посчитайте количество веревок, поддерживающих груз. Это IMA . И снова мы должны приложить силу на большем расстоянии, чтобы увеличить силу. Чтобы поднять груз на 1 метр с помощью системы шкивов, вам нужно потянуть N метров веревки. Шкивные системы часто используются для подъема флажков и оконных жалюзи и являются частью механизма строительных кранов.

Рисунок 9.12 Здесь показаны три системы шкивов.

Watch Physics

Механические преимущества наклонных плоскостей и шкивов

В первой части этого видео показано, как рассчитать IMA систем шкивов. В последней части показано, как рассчитать IMA наклонной плоскости.

Проверка захвата

Как можно использовать шкив для подъема легкого груза на большую высоту?

1. Уменьшите радиус шкива.
2. Увеличьте количество шкивов.
3. Уменьшите количество веревок, поддерживающих груз.
4. Увеличьте количество веревок, поддерживающих груз.

Сложная машина — это комбинация двух или более простых машин. Кусачки на рис. 9.13 объединяют в себе два рычага и два клина. Велосипеды включают колеса и оси, рычаги, винты и шкивы. Автомобили и другие транспортные средства представляют собой комбинации многих машин.

Рисунок 9.13 Кусачки — обычная сложная машина.

Простые машины | Физика

Простые машины — это устройства, которые можно использовать для увеличения или увеличения силы, которую мы прикладываем — часто за счет расстояния, на котором мы прикладываем силу. Слово «машина» происходит от греческого слова, означающего «облегчить жизнь». Рычаги, шестерни, шкивы, клинья и винты — вот некоторые примеры машин. Для этих устройств по-прежнему сохраняется энергия, потому что машина не может выполнять больше работы, чем вложенная в нее энергия.Однако машины могут уменьшить входное усилие, необходимое для выполнения работы. Отношение величин выходной и входной силы для любой простой машины называется ее механическим преимуществом (MA).

[латекс] \ text {MA} = \ frac {{F} _ {\ text {o}}} {{F} _ {\ text {i}}} \\ [/ latex]

Одной из самых простых машин является рычаг, представляющий собой жесткий стержень, который поворачивается в фиксированном месте, называемом точкой опоры. В рычагах задействованы крутящие моменты, так как они вращаются вокруг точки поворота. Расстояния от физического поворота рычага имеют решающее значение, и мы можем получить полезное выражение для МА через эти расстояния.

Рис. 1. Съёмник для гвоздей — это рычаг с большим механическим преимуществом. Внешние силы на съемник для гвоздей показаны сплошными стрелками. Сила, которую съемник для ногтей прилагает к гвоздю ( F _o ), не является силой, действующей на съемник для гвоздей. Сила реакции, которую гвоздь оказывает на съемник ( F _n ), является внешней силой и равна F _o и противоположна ей. Перпендикулярные рычаги входных и выходных сил равны l _i и l _o .

На рис. 1 показан рычаг, который используется в качестве съемника для гвоздей. Ломы, качели и другие подобные рычаги аналогичны этому. F _i — входная сила, а F _o — выходная сила. На гвоздегер (представляющая интерес система) действуют три вертикальные силы — это F _i , F _o и N . F _n — сила реакции системы, равная и противоположная F _o .(Обратите внимание, что F, , _o не является силой, действующей на систему.) N — нормальная сила, действующая на рычаг, и его крутящий момент равен нулю, поскольку он действует на шарнир. Крутящие моменты из-за F _i и F _n должны быть равны друг другу, если гвоздь не движется, чтобы удовлетворять второму условию равновесия (нетто τ = 0). (Чтобы гвоздь действительно двигался, крутящий момент из-за F _и должен быть немного больше крутящего момента из-за F _n .) Следовательно,

л _i F _i = л _o F _o

, где l _i и l _o — это расстояния, от которых входные и выходные силы прикладываются к шарниру, как показано на рисунке. Преобразование последнего уравнения дает

[латекс] \ frac {{F} _ {\ text {o}}} {{F} _ {\ text {i}}} = \ frac {{l} _ {\ text {i}}} {{ l} _ {\ text {o}}} \\ [/ latex].

Что нас больше всего интересует, так это то, что величина силы, прилагаемой съемником для гвоздей, F _o , намного больше, чем величина входной силы, приложенной к съемнику на другом конце, F _i .Для съемника гвоздей,

[латекс] \ text {MA} = \ frac {{F} _ {\ text {o}}} {{F} _ {\ text {i}}} = \ frac {{l} _ {\ text { i}}} {{l} _ {\ text {o}}} \\ [/ latex]

Это уравнение справедливо для рычагов в целом. Для гвоздодера МА больше единицы. Чем длиннее ручка на съемнике для гвоздей, тем большее усилие вы можете им приложить. Два других типа рычагов, которые немного отличаются от съемника гвоздей, — это тачка и лопата, показанные на Рисунке 2. Все эти типы рычагов похожи тем, что задействованы только три силы: входная сила, выходная сила и сила на пивот — и, следовательно, их скользящие средние равны

.

[латекс] \ text {MA} = \ frac {{F} _ {\ text {o}}} {{F} _ {\ text {i}}} \\ [/ latex]

и

[латекс] \ text {MA} = \ frac {{d} _ {1}} {{d} _ {2}} \\ [/ latex],

с расстояниями, измеряемыми относительно физического стержня.Тачка и лопата отличаются от съемника гвоздей тем, что входное и выходное усилие находятся на одной стороне оси. В случае с тачкой выходное усилие или нагрузка находится между шарниром (осью колеса) и входной или приложенной силой. В случае с лопатой входное усилие находится между шарниром (на конце рукоятки) и грузом, но плечо входного рычага короче плеча выходного рычага. В этом случае МА меньше единицы.

Рис. 2. (a) В случае тачки выходное усилие или нагрузка находится между осью поворота и входным усилием.Шарнир — это ось колеса. Здесь выходная сила больше входной. Таким образом, тачка позволяет поднимать гораздо более тяжелые грузы, чем вы могли бы поднимать только своим телом. (b) В случае экскаватора входная сила находится между шарниром и грузом, но плечо входного рычага короче плеча выходного рычага. Шарнир находится за ручку, которую держит правая рука. Здесь выходная сила (поддерживающая груз лопаты) меньше входной силы (от руки, ближайшей к грузу), потому что входная сила действует ближе к оси поворота, чем выходная.

Пример 1. В чем преимущество тачки?

В тачке на Рисунке 2 груз имеет перпендикулярное плечо рычага длиной 7,50 см, в то время как руки имеют перпендикулярное плечо рычага 1,02 м. (a) Какую восходящую силу вы должны приложить, чтобы поддержать тачку и ее груз, если их общая масса составляет 45,0 кг? б) Какое усилие тачка действует на землю?

Стратегия

Здесь мы используем концепцию механического преимущества.

Решение

(a) В данном случае [латекс] \ frac {{F} _ {\ text {o}}} {{F} _ {\ text {i}}} = \ frac {{l} _ {i} } {{l} _ {o}} \\ [/ latex] становится

[латекс] {F} _ {\ text {i}} = {F} _ {\ text {o}} \ frac {{l} _ {o}} {{l} _ {i}} \\ [ / латекс]

Добавление значений в это уравнение дает

[латекс] {F} _ {\ text {i}} = \ left (\ text {45.{2} \ right) \ frac {\ text {0,075 м}} {\ text {1,02 м}} = \ text {32,4 N} \\ [/ latex]

Диаграмма свободного тела (см. Рисунок 2) дает следующую нормальную силу: F _i + N = W . Следовательно, Н = (45,0 кг) (9,80 м / с ² ) — 32,4 Н = 409 Н. Н — нормальная сила, действующая на колесо; по третьему закону Ньютона сила, которую колесо оказывает на землю, составляет 409 Н.

Обсуждение

Еще более длинная ручка уменьшит усилие, необходимое для подъема груза.MA здесь MA ​​= 1.02 / 0.0750 = 13.6.

Еще одна очень простая машина — наклонная плоскость. Поднять тележку на самолет проще, чем поднять ту же тележку прямо вверх по лестнице, потому что прилагаемая сила меньше. Однако работа, выполняемая в обоих случаях (при условии, что работа, выполняемая трением, незначительна), одинакова. Наклонные переулки или пандусы, вероятно, использовались во время строительства египетских пирамид для перемещения больших каменных блоков на вершину. Кривошип — это рычаг, который можно поворачивать на 360 ° вокруг оси, как показано на рисунке 3.Такая машина может не выглядеть рычагом, но физика ее действий остается прежней. MA для кривошипа — это просто отношение радиусов r _i / r ₀ . Колеса и шестерни также имеют это простое выражение для своих скользящих средних. MA может быть больше 1, как для кривошипа, или меньше 1, как для упрощенной автомобильной оси, ведущей колеса, как показано. Если радиус оси составляет 2,0 см, а радиус колеса — 24,0 см, то MA = 2,0 / 24,0 = 0,083, и ось должна будет приложить к колесу силу в 12000 Н, чтобы она могла приложить силу в 1000 Н к колесу. земля.

Рис. 3. (a) Кривошип — это тип рычага, который можно поворачивать на 360 ° вокруг своей оси. Шатуны обычно рассчитаны на большую МА. (b) Упрощенная автомобильная ось приводит в движение колесо, диаметр которого намного больше диаметра оси. МА меньше 1. (c) Обычный шкив используется для подъема тяжелого груза. Шкив изменяет направление силы T , прилагаемой шнуром, без изменения ее величины. Следовательно, этот автомат имеет MA 1.

.

Обычный шкив имеет MA 1; он изменяет только направление силы, но не ее величину.Комбинации шкивов, такие как показанные на рисунке 4, используются для увеличения силы. Если шкивы не имеют трения, то выходное усилие приблизительно кратно натяжению троса. Количество тросов, тянущих прямо вверх по интересующей системе, как показано на приведенных ниже рисунках, приблизительно равно МА шкивной системы. Поскольку каждое крепление прикладывает внешнюю силу примерно в том же направлении, что и другие, они складываются, создавая общую силу, которая почти целое кратное входной силы T .

Рис. 4. (a) комбинация шкивов используется для увеличения силы. Сила является целым кратным напряжению, если шкивы не имеют трения. Эта система шкивов имеет два троса, прикрепленных к его нагрузке, таким образом прикладывая силу приблизительно 2 T . Эта машина имеет MA ≈ 2. (b) Три шкива используются для подъема груза таким образом, что механическое преимущество составляет около 3. Фактически к нагрузке прикреплены три троса. (c) Эта система шкивов прикладывает силу 4 T , так что MA ≈ 4.Фактически, интересующую систему протягивают четыре кабеля.

Сводка раздела

• Простые машины — это устройства, которые можно использовать для умножения или увеличения силы, которую мы прикладываем — часто за счет расстояния, на котором мы должны приложить силу.
• Соотношение выходных и входных сил для любой простой машины называется ее механическим преимуществом
• Несколько простых машин: рычаг, съемник для гвоздей, тачка, кривошип и т. Д.

Концептуальные вопросы

1.Ножницы похожи на двухрычажную систему. Какая из простых машин на рисунках 1 и 2 больше всего аналогична ножницам?

2. Предположим, вы вытаскиваете гвоздь с постоянной скоростью, используя съемник для гвоздей, как показано на рисунке 1. Находится ли съемник для гвоздей в равновесии? Что, если вы потянете гвоздь с некоторым ускорением — тогда гвоздегер находится в равновесии? В каком случае сила, прикладываемая к съемнику для гвоздей, больше и почему?

3. Почему силы, действующие на внешний мир конечностями нашего тела, обычно намного меньше сил, действующих на мышцы внутри тела?

4.Объясните, почему силы в наших суставах в несколько раз больше, чем силы, которые мы прикладываем к внешнему миру своими конечностями. Могут ли эти силы быть даже больше, чем силы мышц (см. Предыдущий вопрос)?

Задачи и упражнения

1. В чем заключается механическое преимущество съемника для гвоздей, аналогичного показанному на рисунке 1, когда вы прикладываете усилие в 45 см от оси, а гвоздь находится на 1,8 см с другой стороны? Какое минимальное усилие необходимо приложить, чтобы приложить к гвоздю усилие в 1250 Н?

Рисунок 1.Съёмник для гвоздей — это рычаг с большим механическим преимуществом. Внешние силы на съемник для гвоздей показаны сплошными стрелками. Сила, которую съемник для ногтей прилагает к гвоздю ( F _o ), не является силой, действующей на съемник для гвоздей. Сила реакции, которую гвоздь оказывает на съемник ( F _n ), является внешней силой и равна F _o и противоположна ей. Перпендикулярные рычаги входных и выходных сил равны l _i и l _o .

2. Предположим, вам нужно поднять косилку весом 250 кг на 6,0 см над землей, чтобы сменить колесо. Если бы у вас был рычаг длиной 2,0 м, где бы вы разместили точку опоры, если бы ваше усилие было ограничено 300 Н?

3. a) В чем состоит механическое преимущество тачки, такой как та, что на рисунке 2, если центр тяжести тачки и ее груза имеет перпендикулярное плечо рычага 5,50 см, а руки имеют перпендикулярное плечо рычага 1,02 м? (b) Какую восходящую силу вы должны приложить, чтобы поддержать тачку и ее груз, если их общая масса составляет 55?0 кг? в) Какую силу действует колесо на землю?

4. Типичный автомобиль имеет ось с радиусом 1,10 см и шину с радиусом 27,5 см. В чем его механическое преимущество, если предположить, что очень упрощенная модель на рисунке 3 (b)?

5. Какое усилие гвоздодер в Упражнении 1 оказывает на опорную поверхность? Съёмник для гвоздей имеет массу 2,10 кг.

6. Если вы использовали идеальный шкив типа, показанного на Рисунке 4 (а), для поддержки автомобильного двигателя массой 115 кг, (а) Каким было бы натяжение каната? б) Какую силу должен приложить потолок, если вы тянете веревку прямо вниз? Не пренебрегайте массой системы шкивов.

Рис. 4. (a) комбинация шкивов используется для увеличения силы. Сила является целым кратным напряжению, если шкивы не имеют трения. Эта система шкивов имеет два троса, прикрепленных к его нагрузке, таким образом прикладывая силу приблизительно 2T. У этой машины MA ≈ 2. (b) Для подъема груза используются три шкива, так что механическое преимущество составляет около 3. Фактически к нагрузке прикреплены три троса. (c) Эта система шкивов прикладывает силу 4T, так что MA ≈ 4.Фактически, интересующую систему протягивают четыре кабеля.

7. Повторите упражнение 6 для шкива, показанного на рисунке 4 (c), предполагая, что вы тянете веревку прямо вверх. Масса шкивной системы 7,00 кг.

Глоссарий

механическое преимущество:

отношение выходных усилий к входным для любой простой машины

Избранные решения проблем и упражнения

1. 25, 50 N

3. (а) MA = 18.5 (б) F _i = 29.1 Н (в) 510 Н вниз

5. 1,3 × 10 ³

7. (а) Т = 299 Н (б) 897 Н вверх

Машина

использует водоросли для поглощения CO2

• Двуокись углерода — основная причина глобального потепления. Hypergiant Industries хочет использовать ящики для водорослей, чтобы решить эту проблему.
• Водоросли играют решающую роль в естественном преобразовании углекислого газа в кислород в океане. Но эту задачу сложно воспроизвести для человеческих целей.
• Устройство все еще является прототипом, и сроки его выпуска отсутствуют.Но Hypergiant вскоре собирается сделать свои планы открытым.

---

Проблемы глобального потепления хорошо задокументированы и в основном связаны с углекислым газом. Новая компания Hypergiant Industries из Техаса представила прототип того, что она называет биореактором Eos, коробки, в которой используется искусственный интеллект. улавливать и изолировать углерод из атмосферы с помощью водорослей.

Когда дело доходит до снижения углекислого газа, Hypergiant видит пространство где-то между сокращением потребления и посадкой деревьев.«Мне казалось, что вариантов должно быть больше», — говорит Кристина Либби, вице-президент по науке и исследованиям будущего в Hypergiant. (Полное раскрытие: Либби является соавтором Popular Mechanics .)

Деревья традиционно считаются решающим фактором предотвращения глобального потепления из-за их способности превращать углекислый газ в кислород. Конечно, эта опора была исторически полезной, но массовые угрозы деревьям — как недавняя волна пожаров на Амазонке — могут показать, насколько хрупкой может стать зависимость человечества от лесов.

Но не только деревья поглощают углекислый газ. Самый пригодный для дыхания воздух в мире исходит из океана, «где высокие уровни питательных веществ удобряют большие цветы водорослей», — пишет Скотт Деннинг, профессор атмосферных наук в Государственном университете Колорадо.

Это тот процесс, на котором Hypergiant хочет извлечь выгоду.

«Исследования водорослей невероятно убедительны, — говорит Либби Popular Mechanics , » как по количеству улавливаемого углерода, так и по скорости его роста.А потом, посмотрев на это, мы поняли, что самые большие проблемы с водорослями — это то, что мы можем решить с помощью искусственного интеллекта. Давайте погрузимся туда и посмотрим, сможем ли мы воплотить это в реальность ».

Эти проблемы связаны со скоростью роста водорослей. Водоросли могут быстро расти, но если группа пытается удержать растение в резервуаре, это проблема. Эти вещи, по словам Либби, «трудно контролировать».

Используя искусственный интеллект для увеличения света, температуры и воздушного потока, команда считает, что он может оптимизировать потребление углекислого газа водорослями, одновременно замедляя быстрый рост растений.

Водоросли Sargassum — водоросли — на пляже во Флориде в начале этого года. Одна из трудностей сдерживания водорослей — их быстрый рост.

ЛЕЙЛА МАКОР Getty Images

Прототип биореактора размером 3 x 3 x 3 дюйма вмещает 55 галлонов воды и водорослей. «Водорослям нужен CO2 и свет», — поясняет компания на своем веб-сайте. «Свет может исходить от солнца или, в данном случае, от искусственного света. Водоросли и вода прокачиваются через ряд трубок, чтобы максимально увеличить их воздействие на источники света, расположенные внутри реактора.»

Внутри реактора водоросли поглощают углекислый газ и при этом создают биомассу, по сути высушенные водоросли. В океанах сушеные водоросли играют решающую роль: они опускаются на дно океана и создают пищу для микроорганизмов. Компания заявляет, что биомасса водорослей может быть «собрана и переработана для создания топлива, масел, богатых питательными веществами источников пищи с высоким содержанием белка, удобрений, пластмасс, косметики и многого другого».

Команда Hypergiant утверждает, что устройство в 400 раз больше эффективнее, чем деревья при связывании углерода.

«С первым поколением Eos у нас есть точный контроль над каждым аспектом окружающей среды и жизненного цикла водорослей», — говорит Бен Ламм, генеральный директор и основатель компании Fast. «Это фотобиореактор, но это также платформа для экспериментов. Мы будем использовать эту платформу, чтобы лучше понять среду, которая лучше всего подходит для производства биомассы в контролируемых условиях, чтобы мы могли лучше понять, как проектировать реакторы для различных условий окружающей среды, с которыми мы столкнемся в дикой природе.”

У компании есть видение биогенераторов на местном уровне. Вместо (по крайней мере, вначале) поля ящиков с водорослями в энергосистеме Hypergiant представляет устройства HVAC, расположенные рядом с выхлопными и промышленными трубами, которые вдыхают углекислый газ из офисного здания.

По данным Международного энергетического агентства, на здания и строительство зданий приходится 36 процентов глобального конечного потребления энергии и почти 40 процентов общих прямых и косвенных выбросов CO2 в мире.

Но прототип — это всего лишь прототип, и Либби говорит, что компания пока не планирует запускать продажи. Следующим шагом весной 2020 года станет разработка дизайна ящиков для водорослей с открытым исходным кодом и определение того, что мир из них сделает.

Дэвид Гроссман
Дэвид Гроссман — штатный автор PopularMechanics.com.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты.Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

6 простых механизмов: облегчение работы

На протяжении всей истории люди разработали несколько устройств, облегчающих работу. Наиболее известные 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 продолжениями или комбинациями первых. три.

Поскольку работа определяется как сила, действующая на объект в направлении движения, машина облегчает выполнение работы, выполняя одну или несколько из следующих функций, согласно лаборатории Джефферсона:

• передача силы из одного места в другое. другой,

,

• , 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 машин. Например, мы можем прикрепить длинную ручку к древку, чтобы сделать брашпиль, или использовать блок и снасть, чтобы подтянуть груз вверх по пандусу. Хотя эти машины могут показаться простыми, они продолжают предоставлять нам средства для выполнения многих вещей, которые мы никогда бы не смогли сделать без них.

Колесо и ось

Колесо считается одним из самых значительных изобретений в мировой истории.«До изобретения колеса в 3500 г. до н.э. люди были сильно ограничены в том, сколько вещей мы могли перевозить по суше и на какое расстояние», — написала Натали Вулховер в статье «10 лучших изобретений, изменивших мир». «Колесные тележки облегчили сельское хозяйство и торговлю, позволив перевозить товары на рынки и с рынков, а также облегчили бремя людей, путешествующих на большие расстояния».

Колесо значительно снижает трение, возникающее при перемещении объекта по поверхности.«Если вы поместите картотечный шкаф на небольшую тележку с колесами, вы сможете значительно уменьшить силу, которую необходимо приложить для перемещения шкафа с постоянной скоростью», — говорится в сообщении Университета Теннесси.

В своей книге «Древняя наука: предыстория — 500 г. н.э.» (Гарет Стивенс, 2010) Чарли Сэмюэлс пишет: «В некоторых частях мира тяжелые объекты, такие как камни и лодки, перемещались с помощью бревенчатых катков. , катки были сняты сзади и заменены спереди ». Это был первый шаг в развитии колеса.

Однако самым большим нововведением стала установка колеса на ось. Колесо могло быть прикреплено к оси, которая поддерживалась подшипником, или его можно было заставить свободно вращаться вокруг оси. Это привело к развитию повозок, повозок и колесниц. По словам Самуэльса, археологи используют колесо, вращающееся на оси, как показатель относительно развитой цивилизации. Самые ранние свидетельства существования колес на осях относятся к 3200 г. до н. Э. Шумеры. Китайцы самостоятельно изобрели колесо в 2800 г.C. [Связано: почему так долго изобреталось колесо]

Множители силы

Согласно Science Quest от Wiley, помимо уменьшения трения, колесо и ось также могут служить в качестве множителя 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.

Все остальные пять машин помогают людям увеличивать и / или перенаправлять силу, приложенную к объекту.В своей книге «Перемещение больших вещей» (Пора пора, 2009) Джанет Л. Колоднер и ее соавторы пишут: «Машины обеспечивают механическое преимущество, помогающее перемещать объекты. Механическое преимущество — это компромисс между силой и расстоянием. » В следующем обсуждении простых машин, которые увеличивают силу, прилагаемую к их входу, мы пренебрегаем силой трения, потому что в большинстве этих случаев сила трения очень мала по сравнению с задействованными входными и выходными силами.

Когда сила действует на расстоянии, она производит работу.Математически это выражается как W = F × D. Например, чтобы поднять объект, мы должны выполнить работу, чтобы преодолеть силу тяжести и переместить объект вверх. Чтобы поднять объект, который вдвое тяжелее, требуется в два раза больше работы, чтобы поднять его на такое же расстояние. Также требуется вдвое больше работы, чтобы поднять один и тот же объект вдвое дальше. Как показывает математика, главное преимущество машин заключается в том, что они позволяют нам выполнять такой же объем работы, прикладывая меньшее количество силы на большее расстояние.

Качели — это пример рычага. Это длинная балка, балансирующая на оси. (Изображение предоставлено: BestPhotoStudio Shutterstock)

Рычаг

«Дайте мне рычаг и место, чтобы встать, и я переверну мир». Это хвастливое заявление приписывают греческому философу, математику и изобретателю III века Архимеду. Хотя это может быть немного преувеличением, это действительно выражает силу рычагов, которые, по крайней мере, образно, движут миром.

Гений Архимеда заключался в том, чтобы понять, что для выполнения того же количества работы можно найти компромисс между силой и расстоянием, используя рычаг.Его Закон рычага гласит: «Величины находятся в равновесии на расстояниях, обратно пропорциональных их весу», согласно «Архимеду в 21 веке», виртуальной книге Криса Рорреса из Нью-Йоркского университета.

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

Например, мы хотим поднять 100 фунтов. (45 кг) вес 2 фута (61 см) от земли.Мы можем потянуть 100 фунтов. силы на вес в направлении вверх на расстояние 2 фута, и мы проделали 200 фунт-футов (271 Ньютон-метр) работы. Однако, если бы мы использовали рычаг длиной 30 футов (9 м) с одним концом под грузом и точкой опоры длиной 1 фут (30,5 см), расположенной под балкой на расстоянии 10 футов (3 м) от груза, у нас было бы только надавить на другой конец с 50 фунтами. (23 кг) силы для подъема груза. Однако нам придется опустить конец рычага на 4 фута (1,2 м), чтобы поднять груз на 2 фута.Мы пошли на компромисс, в котором мы удвоили расстояние, на которое нам нужно было переместить рычаг, но мы уменьшили необходимое усилие вдвое, чтобы проделать 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 Русса Университета Огайо, наклонная плоскость — это способ поднять груз, который был бы слишком тяжелым, чтобы поднять 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. вес 2 фута, скатывая его по 4-футовой рампе, мы уменьшаем необходимое усилие вдвое и вдвое увеличиваем расстояние, на которое он должен перемещаться. Если бы мы использовали рампу высотой 8 футов (2,4 м), мы могли бы уменьшить необходимую силу до 25 фунтов. (11,3 кг).

Шкив

Если мы хотим поднять те же 100 фунтов. груз с веревкой, мы могли прикрепить шкив к балке над грузом.Это позволит нам тянуть вниз, а не вверх по веревке, но для этого все равно требуется 100 фунтов. силы. Однако, если бы мы использовали два шкива — один прикреплен к верхней балке, а другой — к грузу, — и мы должны были бы прикрепить один конец троса к балке, пропустить его через шкив на грузовике, а затем через шкив на балке, нам нужно будет только натянуть 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 обменяли увеличенное расстояние на уменьшение силы.

Если мы хотим использовать еще меньшую силу на еще большем расстоянии, мы можем использовать блок и захват. Согласно материалам курса Университета Южной Каролины, «блок и захват — это комбинация шкивов, которая снижает количество силы, необходимой для подъема чего-либо. Компромисс заключается в том, что для блока и захвата требуется более длинная веревка. переместить что-нибудь на такое же расстояние «.

Какими бы простыми ни были шкивы, они все еще находят применение в самых современных 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 может быть достигнуто так же, как и наклон», — говорится на сайте HyperPhysics, созданном Государственным университетом Джорджии. Многие устройства используют винты для приложения силы, намного превышающей силу, используемую для поворота винта.К этим устройствам относятся настольные тиски и гайки на автомобильных колесах. Они получают механическое преимущество не только за счет самого винта, но также, во многих случаях, за счет использования длинной ручки, используемой для поворота винта.

Клин

По данным Института горного дела и технологий Нью-Мексико, «клинья перемещают наклонные плоскости, которые двигаются под нагрузкой 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 кое-что еще: основная функция клина — изменять направление входной силы.Например, если мы хотим расколоть бревно, мы можем с большой силой вогнать клин в конец бревна с помощью кувалды, и клин перенаправит эту силу наружу, в результате чего древесина расколется. Другой пример — дверной упор, в котором сила, используемая для толкания его под край двери, передается вниз, в результате чего возникает сила трения, которая сопротивляется скольжению по полу.

Дополнительный отчет Чарльза К. Чоя, участника Live Science

Дополнительные ресурсы

• John H.Линхард, почетный профессор машиностроения и истории Хьюстонского университета, «еще раз взглянет на изобретение колеса».
• Центр науки и промышленности в Колумбусе, штат Огайо, предлагает интерактивное объяснение простых машин.
• HyperPhysics, веб-сайт, созданный Государственным университетом Джорджии, проиллюстрировал объяснения шести простых машин.

Найдите забавные занятия с использованием простых машин в Музее науки и промышленности в Чикаго.

Глава 2. Механизмы и простые машины

Yi Zhang
с
Susan Finger
Stephannie Behrens

Содержание

Механизм : основные физические или химические процессы
участвует или несет ответственность за действие, реакцию или другое естественное
явление.

Станок : сборка деталей, передающих силы, движение
и энергия заранее определенным образом.

Простая машина : любой из различных элементарных механизмов, имеющих
элементы, из которых состоят все машины.Включен в
К этой категории относятся рычаг, колесо и ось, шкив, наклонная плоскость,
клин и винт.

Слово механизм имеет много значений. В кинематике механизм является средством
передача, управление или ограничение относительного движения (Хант 78). Движения, которые
с электрическим, магнитным и пневматическим управлением исключены из
понятие механизма. Центральная тема механизмов — жесткость.
тела соединены между собой суставами.

Станок представляет собой комбинацию жестких или устойчивых корпусов,
сформированы и связаны таким образом, что они движутся с определенными относительными движениями
и передать силу от источника энергии к сопротивлению, которое будет
превосходить. У машины две функции: передача определенного родственника
движение и передающая сила. Эти функции требуют силы
и жесткость для передачи сил.

Термин механизм применяется к комбинации
геометрические тела, составляющие машину или часть машины.А
механизм , следовательно, можно определить как комбинацию
жесткие или прочные тела, сформированные и соединенные таким образом, что они перемещаются с
определенные относительные движения относительно друг друга (Ham et al. 58).

Хотя по-настоящему твердого тела не существует, многие инженеры
компоненты жесткие, потому что их деформации и искажения
ничтожно малы по сравнению с их относительными перемещениями.

Сходство между станками и механизмами
что

• они оба представляют собой комбинации твердых тел
• относительное движение между твердыми телами определено.

Разница между машиной и механизмом равна
машины преобразуют энергию для выполнения работы, а механизмы — нет.
обязательно выполнять эту функцию. Срок машины
в основном имеется в виду машины и механизмы. Рисунок 2-1
показывает изображение основной части дизельного двигателя. В
Механизм его цилиндро-рычажно-кривошипной части представляет собой кривошипно-шатунный механизм .
механизм , как показано на Рисунке 2-2.

Рисунок 2-1 Поперечное сечение силового
цилиндр в дизельном двигателе

Рисунок 2-2 Контур скелета

2.1 Наклонная плоскость

На рис. 2-3а показан наклонный
плоскость , AB — основание, BC — высота, AC — наклонная
самолет . При использовании наклонной плоскости заданное сопротивление может
преодолевать с меньшей силой, чем если бы самолет не использовался. Для
Например, на рис. 2-3b, предположим, мы хотим поднять
вес 1000 фунтов через вертикальное расстояние BC = 2 фута. Если это
груз поднимался вертикально и без использования наклонных
самолет силой 1000 фунтов.пришлось бы проявить на расстоянии
ДО Н.Э. Если, однако, используется наклонная плоскость и груз перемещается
над его наклонной плоскостью переменного тока сила всего 2/3 от 1000 фунтов или 667 фунтов.
фунт необходим, хотя эта сила действует на расстоянии AC
что больше расстояния BC.

Рисунок 2-3 Наклонная плоскость

Использование наклонной плоскости требует меньшего усилия
через большее расстояние, чтобы выполнить определенный объем работы.

Пусть F представляет силу, необходимую для подъема данного веса на
наклонная плоскость и W поднимаемый груз, имеем пропорцию:

(2-1)

2.1.1 Домкрат винтовой

Одним из наиболее распространенных применений принципа наклонной плоскости является винт .
домкрат , который используется для преодоления сильного давления или подъема
тяжелый вес W с гораздо меньшей силой F , приложенной при
ручка. R обозначает длину ручки, а P
шаг винта, или расстояние увеличивается за один
полный оборот.

Рисунок 2-4 Винтовой домкрат

Пренебрегая трением, используется следующее правило: Сила F
умноженное на расстояние, которое он проходит за один полный оборот
равна поднятому весу, умноженному на расстояние, на которое он
подняли в то же время.За один полный оборот конец ручки
описывает окружность 2 R . Это
расстояние, на котором действует сила F .

Поэтому из правила выше

(2–2)

а также

(2-3)

Предположим, что R равно 18 дюймов, P равно 1/8 дюйма, а вес
равняется 100000 фунтов, тогда сила, необходимая при F
тогда составляет 110 фунтов. Это означает, что без учета трения 110 фунтов при
F поднимет 100 000 фунтов.на Вт , но вес поднялся
движется намного медленнее, чем сила, приложенная к F .

2,2 Шестерни

Шестерня или зубчатое колесо во время работы может быть
рассматривается как рычаг с дополнительной функцией, которая может вращаться
непрерывно, вместо того, чтобы раскачиваться взад и вперед через короткий
расстояние. Одно из основных соотношений шестеренки — это число
зубьев, диаметра и скорости вращения шестерен. На рисунке 2-5 показаны концы двух валов A и B.
соединены 2 шестернями по 24 и 48 зубьев соответственно.Обратите внимание, что
большая шестерня сделает только пол-оборота, в то время как меньшая шестерня сделает
полный оборот. То есть соотношение скоростей (отношение скоростей)
от большого к меньшему — от 1 до 2.

Рисунок 2-5 Шестерни

Шестерня, которая находится ближе к источнику питания, называется
водитель , а шестерня, которая получает питание от водителя,
называется ведомая шестерня .

2.2.1 Зубчатые передачи

Зубчатая передача может иметь несколько приводов и несколько ведомых шестерен.

Рисунок 2-6 Зубчатая передача

Когда шестерня A поворачивается один раз по часовой стрелке, шестерня B поворачивается 4 раза.
против часовой стрелки, а шестерня C поворачивается один раз по часовой стрелке. Следовательно, шестерня B
не изменять скорость C по сравнению с той, которая была бы, если бы была настроена
прямо на шестерню A, но меняет направление с против часовой стрелки
по часовой стрелке.

Соотношение скоростей первой и последней передач в ряду простых шестерен
дозу нельзя изменить, поставив между ними любое количество передач.

На рис. 2-7 показаны составные шестерни , в которых
на среднем валу две шестерни.Шестерни B и D вращаются одновременно
скорости, поскольку они прикреплены (закреплены) к одному и тому же валу. Количество
Зубья на каждой шестерне приведены на рисунке. Учитывая эти числа, если
шестерня A вращается со скоростью 100 об / мин. по часовой стрелке, шестерня B поворачивается на 400
об / мин (оборотов в минуту) против часовой стрелки, и шестерня C поворачивает 1200
об / мин по часовой стрелке.

Рисунок 2-7

Составные шестерни

2.2.2 Передаточное число

При работе с шестернями важно знать, какое количество зубьев
шестерни должны быть так, чтобы они могли правильно зацепляться с зубчатой ​​передачей.Размер зубьев соединительных шестерен должен быть точно подобран.

2.3 Ремни и шкивы

Ремни и шкивы являются важной частью
большинство машин. Шкивы не что иное, как шестерни без
зубы, и вместо того, чтобы работать вместе, они вынуждены вести
друг друга с помощью шнуров, веревок, тросов или некоторых видов ремней.

Как и в случае с шестернями, скорости шкивов обратно пропорциональны
их диаметры.

Рисунок 2-8

Ремни и шкивы

Шкивы также могут быть выполнены в виде блока и захвата.

2,4 Рычаг

2,5 Колесо и ось

2,6 клин

2.7 КПД машин

При отработке проблем на рычагах , ремнях , и
шкивы , наклонные плоскости и пр., мы не брали
учет трения или других источников потерь энергии. Другими словами,
мы предполагали, что они идеальны, хотя на самом деле это не так.К
измерить производительность машины, мы часто находим ее
КПД , который определяется как

(2-4)

куда

= КПД
машины,

Вт _в = входная работа для станка, и

W _out = выходная работа станка.

Содержание

Полное содержание

1 Введение в механизмы

2 Механизмы и простые машины

2.1 Наклонная плоскость

2.1.1 Винтовой домкрат

2.2 Шестерни

2.2.1 Зубчатые передачи

2.2.2 Передаточное число

2.3 Ремни и шкивы

2.4 Рычаг

2,5 Рычаг

2,6 клин

2.7 Эффективность машин

3 Подробнее о машинах и механизмах

4 Базовая кинематика жестких тел с ограничениями

5 планарных рычагов

6 кулачков

7 передач

8 Прочие механизмы

Индекс

Список литературы

sfinger @ ri.cmu.edu

.