Leave Your Message

דיון בבעיית נשירת הרוטור של מנוע מתפתל

2024-08-13

השפה הסינית מאוד מעניינת. לאותה מילה יכולות להיות השפעות שונות כאשר משתמשים בה במצבים שונים. לדוגמה, המילה "שואי באו" פירושה להיות חוסר אחריות ולנטוש אחרים. אפשר גם להרחיב כך שבני זוג רבים ונפרדים בגלל חילוקי דעות. מילה זו משמשת לעתים קרובות יותר במנועים.

השלכת שקיות היא תיאור תקלה עבור מנועי רוטור מפותלים, המתייחס לתוצאה של עיוות רדיאלי כלפי חוץ של קצה מתפתל הרוטור עקב מהירות יתר. אם אנחנו יודעים משהו על מנועי רוטור פצעים, נוכל לגלות שיש כמה הגבלות על המהירות של סוג זה של מנוע. ממספר הקטבים, ישנם יותר מנועים בעלי 6 קטבים ומעלה, מה שאומר שהמהירות הנקובת שלהם קטנה יחסית; חלק מיצרני המנועים ייצרו מנועי רוטור מפותלים עם 4 קוטבים, אך תהליך הייצור מורכב יחסית, ויש להעריך את פיתול הרוטור לאמינות מהירות יתר.

ייצור ואימות בפועל מראים שלרוטור המתפתל הקשה יש יכולת חזקה יותר למנוע השלכת החבילה מאשר הרוטור המתפתל הרך; בנוסף, אמצעי הקיבוע, הכריכה, הלכה והריפוי הנדרשים לקצוות המתפתלים הם גורמים קריטיים מאוד. כמובן שאם יתווסף התקן מגביל מהירות יתר במהלך פעולת המנוע, בעיה זו תיפתר.

הרחבת הידע -
הסיבה הבסיסית לזריקת החבילה היא האפקט הצנטריפוגלי
לעצם המבצע תנועה מעגלית, בשל האינרציה שלו, יש תמיד נטייה לעוף בכיוון המשיק של המעגל. כאשר הכוח החיצוני המשולב נעלם לפתע או אינו מספיק כדי לספק את הכוח הצנטריפטלי הנדרש לתנועה מעגלית, הוא יתרחק בהדרגה ממרכז המעגל. תופעה זו נקראת תופעה צנטריפוגלית.

במהלך פעולת המנוע, כל חלקיק מחלק הרוטור נע בתנועה מעגלית סביב מרכז פיר המנוע. לפי הקשר בין מהירות לכוח צנטריפוגלי בתנועה מעגלית, ככל שהמהירות גדולה יותר, הכוח הצנטריפוגלי גדול יותר.

נפוץ בחיים הם חביות התייבשות של מכונות כביסה, ייצור צמר גפן מתוק וכו'. ווסתי מהירות צנטריפוגליים, בודקים צנטריפוגליים, מייבשים צנטריפוגליים, משקעים צנטריפוגליים, חביות התייבשות של מכונות כביסה, ייצור צמר גפן מתוק, מכונות מיון אוטומטיות למטבעות, תחרויות דיסקוס ופטיש בתחרויות תחרותיות. ספורט וכו' הם כולם יישומים מעשיים של העיקרון הצנטריפוגלי.

לכל דבר יש את היתרונות והחסרונות שלו. בשל הכוח הצנטריפוגלי עלולות להתרחש תאונות מסוימות, הגורמות לפגיעה בחיי אנשים. עבור מכוניות הנוסעות בכבישים אופקיים, הכוח הצנטריפטלי הנדרש לפנייה מסופק על ידי החיכוך הסטטי בין הגלגלים למשטח הכביש. אם המהירות גבוהה מדי בפנייה, הכוח הצנטריפטלי הנדרש F גדול מהחיכוך הסטטי המרבי, והמכונית תבצע תנועה צנטריפוגלית ותגרום לתאונות דרכים. לפיכך, אסור לרכב לחרוג מהמהירות המצוינת בעיקולי הכביש. גלגלי שחיקה מסתובבים במהירות גבוהה, גלגלי תנופה וכו' לרוב נשברים ויורים במהירויות גבוהות בגלל חוזק החומר וסדקים פנימיים.

הרחבת ידע-
מהו כוח צנטריפוגלי?
כוח צנטריפוגלי הוא כוח וירטואלי, ביטוי של אינרציה, המרחיק את העצם המסתובב ממרכז הסיבוב שלו. במכניקה הניוטונית, נעשה שימוש בכוח צנטריפוגלי לביטוי שני מושגים שונים: כוח אינרציאלי הנצפה במסגרת ייחוס לא אינרציאלית, ואיזון הכוח הצנטריפטלי. במכניקה של לגראנז'ה, לעתים משתמשים בכוח צנטריפוגלי לתיאור כוחות מוכללים תחת מערכת קואורדינטות מוכללת.

בהקשר הרגיל, כוח צנטריפוגלי אינו כוח אמיתי. תפקידו הוא רק להבטיח שעדיין ניתן להשתמש בחוקי התנועה של ניוטון במסגרת ייחוס מסתובבת. אין כוח צנטריפוגלי במסגרת ייחוס אינרציאלית, וכוח אינרציאלי נחוץ רק במסגרת ייחוס לא אינרציאלית.

דמיינו דיסק מסתובב סביב מרכזה במהירות זוויתית של ω. על הדיסק גוש עץ במסה מ', המחובר בחבל, שקצהו השני מקובע למרכז הדיסק (גם מרכז הסיבוב). אורך החבל הוא r. גוש העץ מסתובב עם הדיסק. בהנחה שאין חיכוך, גוש העץ מסתובב בגלל המתח של החבל. לצופה המסתובב עם הדיסק, גוש העץ נייח. לפי חוק ניוטון, הכוח הנקי על גוש העץ צריך להיות אפס. עם זאת, גוש העץ נתון רק לכוח אחד, המתח של החבל, כך שהכוח הנקי אינו אפס. האם זה מפר את חוק ניוטון? חוק ניוטון תקף רק במערכת אינרציאלית, אבל מערכת הייחוס של הצופה המסתובב עם הדיסק היא מערכת לא אינרציאלית, ולכן חוק ניוטון אינו מתקיים כאן. כדי שחוק ניוטון עדיין יתקיים במערכת לא אינרציאלית, צריך לצטט כוח אינרציאלי, כלומר הכוח הצנטריפוגלי.

גודל הכוח הצנטריפוגלי שווה למתח שמספק החבל, אך הכיוון הפוך. לאחר הכנסת הכוח הצנטריפוגלי, מנקודת מבטו של צופה המסתובב עם הדיסק, נתון גוש העץ בו זמנית למתח החבל ולכוח הצנטריפוגלי, השווים בגודלם ומנוגדים בכיווןם, ולרשת. הכוח הוא אפס. בשלב זה, גוש העץ נייח, וחוק ניוטון מתקיים.