Περιεχόμενο
Όταν τεμαχίζετε τα πράγματα, θέλετε να βεβαιωθείτε ότι το μαχαίρι σας κάνει την περικοπή. Χρησιμοποιώντας μαχαίρια για να κόψετε υλικό όπως το μέταλλο μπορεί να είναι δύσκολο αν δεν ξέρετε πόσο ισχυρό είναι το μαχαίρι σας. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε την εξίσωση της δύναμης κοπής για να υπολογίσετε πόσα λεπίδες χρησιμοποιούν κατά την κατασκευή υλικών όπως το αλουμινόχαρτο ή το μέταλλο ενώ μαθαίνουν για την υποκείμενη φυσική που εμπλέκεται στην κοπή. Αυτό μπορεί να σας δώσει μια ιδέα της δύναμης που απαιτείται για να κόψετε ένα σύρμα ή άλλο υλικό.
Υπολογισμός δύναμης κοπής λεπίδων
Η διαδικασία διάτμησης που παράγει μέταλλα που χρησιμοποιούν οι εγκαταστάσεις παραγωγής περιλαμβάνει μια δύναμη κοπής μετάλλου που εξασφαλίζει ότι τα μέταλλα κόβονται σωστά. Η διαδικασία ονομάζεται κενή, στην οποία μια μηχανή γνωστή ως μήτρα ασκεί μια δύναμη κοπής, την οποία οι μηχανικοί ονομάζουν "διάτρηση" στο υλικό της πλάκας που πρόκειται να κατασκευαστεί.
Η λέξη "πεθαίνουν" μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για να αναφερθεί στο τμήμα του μηχανήματος που δέχεται την πραγματική διάτρηση ή την πλάκα του σχήματος που θα χαράσσεται. Κατά τη διάρκεια της διαγραφής, μπορείτε να υπολογίσετε τη δύναμη κοπής αυτής της διάτρησης χρησιμοποιώντας την εξίσωση F = 1 × t × μικρό για τη δύναμη κοπής φά, το μήκος του φύλλου που πρόκειται να κοπεί μεγάλο σε χιλιοστά, πάχος φύλλου t σε χιλιοστά και δύναμη διάτμησης μικρό σε N / mm2. Μπορείτε να βρείτε έναν πίνακα τιμών διατμητικής αντοχής για διάφορα υλικά όπως ορείχαλκο ή χαλκό στην ιστοσελίδα Austek Design εδώ.
Οι μηχανικοί χρησιμοποιούν συχνά αντοχή σε διάτμηση ως ποσοστό της δύναμης εφελκυσμού υλικών, την αντίσταση ενός υλικού να θραύεται όταν βρίσκεται υπό πίεση. Η αντοχή σε διάτμηση, καθώς το 80% της αντοχής σε εφελκυσμό είναι καλό για γενική χρήση της εξίσωσης της δύναμης κοπής, αλλά το αλουμίνιο χρησιμοποιείται συχνά με 50%, χάλυβα ψυχρής έλασης με 80% και ανοξείδωτο χάλυβα 90%. Κατά τη διάρκεια της διαγραφής, το υλικό διάτρητο μέσω του μεταλλικού φύλλου ονομάζεται "κενό".
Προσδιορισμός μιας εξίσωσης δύναμης κοπής
Η εξέταση της δύναμης κοπής για αυτά τα υλικά μπορεί να αφήσει τους επιστήμονες και τους μηχανικούς να βρουν λεπτομερέστερες, πολύπλοκες εξισώσεις για τον προσδιορισμό της δύναμης κοπής υπό διαφορετικές συνθήκες και σε διαφορετικά μειονεκτήματα. Η δύναμη κοπής μιας λεπίδας θα εξαρτάται από τη γωνία μεταξύ της λεπίδας και της επιφάνειας, τη δύναμη τριβής μεταξύ της λεπίδας και της μηχανής και τη δύναμη ελαστικής ανάκτησης που ασκεί το ίδιο το μηχάνημα ως απόκριση σε κάμψη και παραμόρφωση.
Η κατανόηση αυτής της δύναμης μαζί με το πώς το υλικό σχηματίζει ένα «τσιπ» που το υλικό χωρίζει από το κενό μπορεί να σας δώσει μια καλύτερη ιδέα για αυτές τις πιο πολύπλοκες εξισώσεις. Αυτό εξαρτάται από το πώς τα δόντια της λεπίδας αλληλεπιδρούν με την τροφοδοσία του ίδιου του υλικού πλήρωσης.
Αυτές οι δυνάμεις υπακούουν στο Νεύτωνα τρίτος νόμος της κίνησης: Κάθε δράση έχει μια ίση και αντίθετη αντίδραση. Οι δυνάμεις ελαστικής ανάκαμψης και σχηματισμού τσιπ είναι και οι δύο αντιδράσεις της μηχανής πλήρωσης σε μια λεπίδα που χτυπά την επιφάνεια. Η δύναμη διατμήσεως εξισορροπεί τις δυνάμεις σχηματισμού τσιπς και η ελαστική ανάκλαση ανταποκρίνεται στην πίεση της δυνάμεως κοπής. Μελετώντας αυτές τις δυνάμεις, οι μηχανικοί μπορούν να κατασκευάζουν αλουμινόχαρτο, μέταλλο, χαρτί, ελάσματα, πλαστικά φιλμ και σύρμα μέσω της δύναμης κοπής των μηχανών τους.
Κοπή δύναμης του ψαλιδιού
Δεν χρειάζεστε ένα μηχάνημα στο καθιστικό για να μελετήσετε τη δύναμη κοπής. Το ψαλίδι, κατασκευασμένο από λεπίδα, υπομόχλιο και λαβή, ασκεί μια δύναμη κοπής με τον ίδιο τρόπο που θα είχε και ένας μοχλός. Το υπομόχλιο, όπου τα δύο χέρια του ψαλιδιού είναι ενωμένα, σας επιτρέπει να κατανέμετε το βάρος μέσα από τις λαβές που σας αφήνουν να κόβετε υλικά όπως το χαρτί ή το σύρμα. Όταν η διατμητική τάση είναι μεγαλύτερη από τη δύναμη διάτμησης των υλικών, κόβονται τα ψαλίδια.
Αλλά ακόμη και η απλή δύναμη κοπής ψαλιδιού μπορεί να παρουσιάσει τη δυνατότητα επιστημονικής ανακάλυψης. Οι βιοϊατρικοί μηχανικοί παράγουν μοντέλα δυνάμεων που ασκούν ψαλίδι κατά την κοπή βιολογικών υλικών για χρήση σε χειρουργική προσομοίωση. Αυτά τα μοντέλα περιγράφουν τη μηχανική επαφής και θραύσης όταν κόβονται ψαλίδια για να μελετήσουν την παραμόρφωση και το σπάσιμο του ψαλιδιού. Μπορούν στη συνέχεια να δοκιμάσουν αυτά τα μοντέλα σε πειραματικές ρυθμίσεις, κόβοντας χαρτί, πλαστικό, ύφασμα και άλλα υλικά.