技术专题:能翘起地球的阿基米德,可能只是在说笑而已
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初中物理里面的力学 , 里面讲到了杠杆原理 , 就有著名科学家阿基米德的一句话:“给我一根足够长的杠杆 , 就能把地球翘起来 。 ”相信朋友们对这句话并不莫生 , 毕竟物理里面有很多有趣的事情 , 还有象牛顿被苹果砸了 , 而我最近的一个项目上面用到了旋转气缸 , 跟这个杠杆有脱不了的干系 。
为什么会把这两者拉到一起?这是因为我在设计这个旋转气缸时发现在个有趣的事情 , 有可能很多人也碰到过 , 但在繁重的工作过程没有人会在意这个事情 , 但我带队设计(带着两个学员设计 , 因为长三角被疫情风控 , 我的两个刚毕业的学员本来安排好的工作 , 现在去不成 , 正好我手上的项目堆积了两个) , 这个机构部分是学员在设计 , 因为旋转气缸相对用的少 , 在安要例里面用过一次 , 但只讲过一次 , 所以学员还有点迷糊 。当时应该是选了一个旋转气缸 , 50缸径 , 在首次与客户检讨的时候 , 客户提出了要求提供计算数据和过程 , 因为此处为此设备的关键部位 , 然后在计算过程中 , 以及选型出力表对比时发现差的不是一星半点 , 我们的负载是一个Y型的叉取摆臂 , 因为温度原因 , 必须要在大约1300mm的地方将产品叉出高温区 , 再旋转放入冷却的区域 。
产品的重量大约在0.8kg , 按10N/kg , 计算下来是8N的重量 , 直接叉取旋转肯定是不能实现的 , 前面再加了一个机械申缩的反向拉缸 , 照力学上的原理是可以配重 , 但机构空间有限 , 在各种条件非常艰难的情况下 , 只能加大旋转气缸的缸径 。
如果会计算的朋友应该是通过上面的数据可以计算并选型了 , 10.4N.m , 看一下气缸的出力表 , 发现是不够 , 但实际上我发现是够的 , 到底原因出在何处?这个得从杠杆原理的公式上面来分析 , 我们给杠杆的定义是:绕轴转动的时候 , 离旋转轴越近的地方 , 力量越大 , 为说明这个问题我在下面举个例子 。
比方说我们推门 , 离门转轴越近 , 用的力量越大 , 离门轴越远 , 自然力量用的越小 , 同样是做一件事 , 着力点不同事半功倍 , 那么 , 问题来了 , 推门是要克服掉门自身的重量 , 而不是挑起门轴 , 同样是杠杆 , 作用和结果却不同 。回到最初的话题 , 既然要把地球翘起来 , 那杠杆怎么办?我给你一根很长的杠杆 , 你连杠杆都不一定能拿的起 , 还怎么挑起地球?有的朋友可能认为我是在抬杠 , 但阿基米德难道不是在抬扛?只因为我是一个渺小的工程师 , 就只能是抬扛 , 而阿基米德是个科学家 , 就是科学原理?
【技术专题:能翘起地球的阿基米德,可能只是在说笑而已】
若不是一直认为阿基米德的说法正确 , 我们在计算这个受力和选型气缸时 , 就不会出现问题, 毕竟圆心附近的地方才是我们机构大量堆的区域 , 而真正产品所在的位置 , 虽然离的远 , 但重量有限 , 而后学员通过实验也证明 , 所有旋转体的重量 , 足大 , 但都不是堆积于最远的距离处的 。
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