Разные станки: Виды станков: токарные, сверлильные, расточные, шлифовальные, ЧПУ

По степени специализации станки разделяются на универсальные, предназначенные для выполнения, различных операций при обработке разнообразных деталей, специализированные — для обработки однотипных деталей различного размера и специальные — для обработки деталей одного типоразмера. По массе и габаритам станки делятся на обычные, крупные, тяжелые и уникальные; по точности — на станки нормальной (Н), повышенной (П), высокой (В), особо высокой (А) точности и особо точные или прецизионные (С).

Условное обозначение (модель) станка состоит из трех или четырех цифр, первая из которых означает группу, вторая — тип (разновидность), третья, или третья и четвертая — типоразмер станка. Буква после первой цифры в обозначении указывает на другое исполнение и модернизацию базовой модели станка, а буква в конце цифровой части означает модификацию базовой модели. степень точности или особенности станка. Например, мод. 6М13П означает: станок фрезерный (группа 6, см. табл. 1.1), вертикальное консольное исполнение (тип 1), типоразмер 3, модернизированный (М), повышенной точности (П).

Станки, которые после их наладки выполняют все операции по обработке партии деталей без участия рабочего, называют автоматами. У полуавтоматов установка заготовки пуск и снятие готовой детали выполняются рабочим, а все рабочие и остальные вспомогательные операции – автоматически. Специальные станки, изготовляемые из стандартных нормализованных узлов (станин, силовых головок, шпиндельных коробок, поворотных столов и т. д.), называют агрегатными. Их отличает ускоренное проектирование и изготовление. Область применения – крупносерийное и массовое производство. Совокупность взаимосвязанных и автоматически управляемых станков, транспортных и контрольных механизмов, обеспечивающую обработку или сборку изделия по заданному технологическому процессу, называют автоматической линией. Область применения – массовое производство.
Станки с числовым программным управлением (ЧПУ) управляются от закодированной с помощью условной системы числовых обозначений и записанной на электронный носитель программы, определяющей перемещения инструмента относительно заготовки, частоту вращения шпинделей и др. «Прочитанная» программа преобразуется в команды (сигналы), передаваемые на исполнительные органы станка — суппорты, столы, силовые головки и др. Возможность сравнительно быстрой переналадки станка с ЧПУ позволяет использовать его в серийном производстве.

Токарные станки с ЧПУ и токарные обрабатывающие центры

«Вебер Комеханикс» предлагает современные токарные станки и обрабатывающие центры от лидирующих производителей оборудования в данном сегменте Goodway и You Ji (Тайвань). В каталоге представлены станки с ЧПУ, обладающие широкими функциональными возможностями, высокой эффективностью и надежностью:

• Горизонтальные станки, которые подходят для крупно- и мелкосерийного производства.
• Вертикальные станки для обработки крупногабаритных деталей сложной формы.
• Автоматы продольного точения для массового производства деталей в автоматическом цикле из прутка.
• Токарно-фрезерные обрабатывающие центры с ЧПУ для комплексной обработки сложных деталей.

Модернизация станочного парка и внедрение современных, отлично зарекомендовавших себя на российских предприятиях токарных станков по металлу, поднимет ваше производство на качественно новый уровень и повысит конкурентоспособность вашей продукции.

Области применения токарных станков по металлу

Токарный станок является одним из самых востребованных видов оборудования для обработки металла резанием. Модели токарных станков отличаются друг от друга по нескольким важным параметрам: по частоте вращения шпинделя, мощности, диаметру обработки над станиной и расстоянию между центрами.

С помощью многофункциональных токарных станков по металлу можно выполнять самые разные операции: обработать торцы, нарезать резьбу, выточить пазы и канавки, произвести сверление и зенкерование, обточить фасонные, конические и цилиндрические поверхности и др. Практически на каждом предприятии токарные станки востребованы на участках механической обработки.

Наши технические специалисты помогут подобрать токарный станок с ЧПУ под конкретную производственную задачу. Вы можете уточнить параметры станка и его стоимость, заполнив форму обратной связи, или по электронной почте [email protected] . Возможна доставка, установка и сервис в любом городе России, Белоруссии, Казахстана, Узбекистана и др. стран ближнего зарубежья.

Токарные станки с ЧПУ

Токарный станок с ЧПУ, токарные станки с приводным инструментом, 2-х шпиндельные токарные центры с осью Y, токарно-фрезерный центр с чпу

Компания ООО «Станки» предлагает качественные и долговечные токарные станки с ЧПУ различной мощности и точности обработки, рассчитанные на круглосуточную бесперебойную работу на промышленных предприятиях, предназначенные для качественного изготовления большого количества различных изделий в условиях серийного производства.

Токарный станок с ЧПУ по металлу Вы можете заказать в ООО «Станки» в Нижнем Новгороде. Мы гарантируем высочайшее качество всех поставляемых Токарных станков с ЧПУ и их длительную бесперебойную работу.

Для комплексной токарной и фрезерной обработки деталей типа тел вращения в патроне (центрах) предназачены токарно-фрезерные станки (центры).

Токарно-фрезерный станок с ЧПУ – это многофункциональный станок на базе модульной конструкции. Может быть выполнен в соответствии с требованиями Заказчика сочетая различные виды модулей. Возможно составить станок с ЧПУ от 2 до 5 осей и более: (x, z, c, y, b…) с двумя горизонтальными шпинделями и одним вертикальным + револьверная головка с резцедержателями и приводным инструментам (осевой и радиальный).

Токарные станки с ЧПУ: DMTG, POLY GIM, KNUTH, SPINNER, RAIS.

Токарный станок с ЧПУ:  что нужно знать, для правильного выбора или подбора современного аналога в замен устаревшему токарному станку.

При выборе токарного станка с ЧПУ, а также при подборе аналога необходимо понимать способ обработки и учитывать технические характеристики станка с ЧПУ по отношению к заготовке: обрабатываемый материал, его вес и структуру.

Необходимо соотносить габариты обрабатываемой заготовки с указанными в технических характеристиках токарного станка с ЧПУ перемещениями по координатам сторон обработки. Вес заготовки необходимо соотносить с допустимой нагрузкой на  установочные центры ее вращения в токарном станке с ЧПУ. Физико-химические свойства материала заготовки необходимо соотносить со скоростью вращения шпинделя, указанной в технических характеристиках токарного станка с ЧПУ, в дальнейшем это необходимо для подбора инструментальной оснастки. Особое внимание уделяют суммарной мощности токарного станка с ЧПУ, в частности мощности двигателя шпинделя и скорости его вращения, которые всегда указываются в технических параметрах оборудования, при необходимости силовой или финишной токарной обработки.

Точность, шероховатость и допуски, с которыми необходимо изготавливать конечный продукт, являются основными критериями при выборе металлообрабатывающих токарных станков с ЧПУ. На точность токарного станка, кроме конструкции, ЧПУ, опыта работы и прочих равных условиях, оказывают влияние указанные в технических характеристиках станка точность повтора и точность позиционирования. Надежность токарного станка с ЧПУ определяется длительным сохранением точности повтора и позиционирования, особенно в условиях тяжелых режимов прерывистой токарной обработки. Потребность в количестве изделий (в смену/ месяц/ год) диктует ряд необходимых условий при выборе токарного станка с ЧПУ.  Основной величиной для оценки динамики работы токарного станка с ЧПУ является скорость быстрых перемещений, подач и степень автоматизации процесса (ЧПУ, барфидеры, автоматическая смена инструмента, СОЖ (система подачи охлаждающей жидкости), улавливатели деталей, транспортеры удаления стружки, автоматические загрузочные и разгрузочные роботы).  Часто бывает, что выгоднее, к примеру, выбирать 2-х (или много) шпиндельный токарный станок (автомат) с ЧПУ, опционально «нарядить» его, нежели покупать несколько единиц токарного оборудования, которые в итоге потребуют большего количества персонала и затрат.

 Конечно же, токарный станок с ЧПУ – это инструмент для заработка денег, он должен себя в первую очередь «отбить» и работать дальше, поэтому мы предлагаем разные токарные станки и технологии.

Выбор токарного станка с ЧПУ сам по себе так же налагает ряд условий на покупателя. Управление токарным станком с ЧПУ, требует несомненной квалификации обслуживающего персонала и часто именно это и учитывается при выборе токарного станка. Управление токарным станком может осуществляться в мануальном (ручном) режиме, с помощью УЦИ (Устройство Цифровой Индикации перемещения по осям обработки, отслеживается с помощью оптических линеек, устанавливаемых на станок), с помощью ЦПУ (Циклового Программного Управления, когда отслеживается обработка не всей детали, а только части – цикла), ЧПУ (числовое программное управление – передовая технология для полной автоматизации процесса изготовления деталей). Некоторые токарные станки вместо ЧПУ комплектуют специальным программным обеспечением, которое устанавливается на персональный компьютер заказчика. Многие токарные станки с ЧПУ по определению должны работать в специальных условиях, для установки необходима специальная подводка электричества и специальный фундамент. Габариты и вес токарного станка с ЧПУ также являются основными его техническими характеристиками.

ООО “Станки” (831) 414-73-14

Винт | компонент машины | Britannica

Винт , в машиностроении, обычно круглый цилиндрический элемент с непрерывным спиральным ребром, используемый либо как крепежный элемент, либо как модификатор силы и движения.

Хотя пифагорейский философ Архит из Тарента (V век до нашей эры) является предполагаемым изобретателем винта, точная дата его первого появления в качестве полезного механического устройства неясна. Хотя изобретение водяного винта обычно приписывается Архимеду (3 век до н. Э.), Существуют свидетельства того, что подобное устройство использовалось для орошения в Египте в более раннее время.Шнековый пресс, изобретенный, вероятно, в Греции в I или II веке до нашей эры, использовался со времен Римской империи для глажки одежды. В I веке нашей эры деревянные винты использовались в прессах для вина и оливкового масла, а также использовались резаки (метчики) для нарезания внутренней резьбы.

Подробнее по этой теме

Ручной инструмент: Винтовой инструмент

Хотя Архимеду приписывают изобретение винта в 3 веке до нашей эры, его винт был не сегодняшним крепежом, а на самом деле…

На рисунке, который показывает основные типы винтов и головок винтов в современном использовании, колпачковые и крепежные винты используются для зажима деталей машины вместе, либо когда одна из деталей имеет резьбовое отверстие, либо вместе с гайкой. Эти винты растягиваются при затягивании, и создаваемая растягивающая нагрузка сжимает детали вместе. Крепежные винты имеют различные типы головок, большинство из которых имеют шлицы под отвертку. Они изготавливаются меньшего размера, чем болты и винты с головкой под ключ.

Установочный винт на рисунке входит в резьбовое отверстие в одном элементе; при затягивании чашеобразное острие вдавливается в сопрягаемый элемент (обычно вал) и предотвращает относительное движение.Установочные винты также бывают с коническими и цилиндрическими точками, которые подходят к соответствующим отверстиям, и с шлицевыми и квадратными головками.

Шпилька – это стержень с резьбой на обоих концах. Он постоянно ввинчен в один элемент и зажат гайкой на другом конце.

Саморезы образуют или нарезают сопрягаемую резьбу в таких материалах, как металлы, пластмассы, стекловолокно, асбест и пропитанная смолой фанера, когда они забиваются или вкручиваются в просверленные или полые (литые) отверстия.Саморез на рисунке образует резьбу, перемещая материал рядом с пилотным отверстием так, чтобы он обтекал винт. Самонарезающие винты имеют режущие кромки и полости для стружки, которые создают сопрягаемую резьбу за счет удаления материала.

Шурупы по дереву бывают самых разных диаметров и длин; при использовании больших размеров просверливаются пилотные отверстия, чтобы избежать раскалывания древесины. Стяжные шурупы – это большие шурупы по дереву, которые используются для крепления тяжелых предметов к дереву. Головы бывают квадратными или шестиугольными.

Винты, изменяющие силу и движение, известны как винты с приводом. Шуруповерт преобразует крутящий момент (крутящий момент) в тягу. Тяга (обычно для подъема тяжелого предмета) создается поворотом винта в неподвижной гайке. Используя длинный стержень для поворота винта, небольшое усилие на конце стержня может создать большую осевую силу. Столы для заготовок на станках линейно перемещаются по направляющим винтами, которые вращаются в подшипниках на концах столов и сопрягаются с гайками, закрепленными на станине станка.Подобное преобразование крутящего момента в усилие может быть получено либо путем вращения фиксированного в осевом направлении винта для приведения в движение гайки с фиксированным вращением вдоль винта, либо путем вращения фиксированной в осевом направлении гайки для пропуска винта с фиксированным вращением через гайку.

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,
• изменяет направление силы,
• увеличивает величину силы или
• увеличивает расстояние или скорость 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 по-прежнему предоставляют 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 можете 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.

Но 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 могут также 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, помогая 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 состоит в том, что они позволяют нам выполнять такой же объем работы, прикладывая меньшее количество силы на большее расстояние.

Рычаг

«Дайте мне рычаг и место, чтобы встать, и я переверну мир». Это хвастливое заявление приписывается 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 того, чтобы выполнить ту же работу, можно найти компромисс между силой и расстоянием, используя рычаг.Его Закон рычага гласит: «Величины находятся в равновесии на расстояниях, обратно пропорциональных их весам», 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, поднятая под углом, как пандус. По словам Боба Уильямса, профессора кафедры машиностроения Инженерно-технологического колледжа Русса Университета Огайо, наклонная плоскость – это способ поднять груз, который будет 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, увеличивая вдвое 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 балке, 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-то 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 – это, по сути, длинная наклонная плоскость, обернутая вокруг вала, поэтому к его механическому преимуществу можно подойти так же, как и к наклону», – 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.

Типы машин

бывают двух видов – Простые машины, и Сложные машины.

Простые машины

Простая машина – это инструмент, устройство или объект с небольшим количеством движущихся частей, которые помогают нам выполнять работу. Простые машины используются очень давно. Ранние люди использовали простые машины, чтобы толкать, тянуть, поднимать, разделять и раздавливать вещи. Они использовали простые машины, чтобы грести плоты по воде, строить дома, колоть дрова и переносить тяжелые предметы с места на место.Сегодня повсюду и вокруг нас есть простые машины.

Есть шесть типов простых машин – наклонная плоскость, клин, винт, рычаг, колесо и ось, а также шкив. У этих шести есть специфические особенности и уникальная работа, хотя некоторые из них могут работать аналогичным образом. Некоторые простые машины могут быть комбинацией простых машин.

Важно:
Простые машины, в отличие от сложных, сами по себе не работают. Они только увеличивают тягу или толчок (силу или усилие), которые использует человек, увеличивают или уменьшают расстояние или изменяют направление движения, чтобы выполнить больше работы.Они могут:

• передавать силу из одного места в другое
• изменять направление силы
• увеличивать величину силы
• увеличивать расстояние или скорость силы

Характеристики простой машины

• Они не используют электричество
• У них есть одна или несколько движущихся частей
• Они дают нам механическое преимущество
• Даже если они облегчают нам работу, им все равно требуется участие (сила или усилие) со стороны человека.
• Они облегчают тяжелую работу, изменяя силу, направление или скорость движения.

Сложные машины
Простые машины отличаются от сложных (или составных машин). В сложных машинах, таких как грузовики, фургоны или велосипеды, используется много движущихся частей. Они объединяют в себе множество простых механизмов, таких как рычаги, шкивы и шестерни, для выполнения работы.
Теперь мы рассмотрим каждый пример простой машины.

Список простых машин

Люди используют простые машины каждый день, возможно, даже не замечая.Автомобиль, например, использует свои оси и колеса для облегчения движения за счет перераспределения силы, вызванной его массой, на более подвижные поверхности, а части автомобиля удерживаются вместе винтами или затягиваются или ослабляются гаечным ключом. использовать. Короче говоря, простые машины меняют способ приложения силы к объекту, в основном, в лучшую сторону – только плохой инструмент может усложнить задачу. Основные простые инструменты, каждый из которых имеет долгую историю использования людьми, перечислены ниже.

Наклонная плоскость

Наклонная плоскость – это просто пандус.Один конец самолета низкий, а другой высокий. Наклон вниз позволяет перемещать тяжелые или громоздкие предметы с помощью силы тяжести. Если вы когда-либо катили большой ящик по рампе движущегося фургона, вы использовали наклонную плоскость.

Колесо и ось

Колесо – это круглый объект, а ось – это длинный цилиндр. В сочетании ось позволяет колесу вращаться на 360 градусов. Колеса облегчают перемещение на большие расстояния или перемещение тяжелых предметов. В автомобилях, велосипедах и тележках используются колесо и ось, а шестерни, управляющие часами, являются просто модифицированными версиями одной и той же машины.

Рычаг

Рычаг может быть таким же простым, как длинный металлический стержень. Рычаги используются для увеличения силы, облегчая подъем или разделение предметов. Например, когда вы открываете дверь ломом, лом действует как рычаг в этой ситуации. Лопаты и часть молотка, удаляющая гвозди, являются примерами рычагов в действии.

Шкив

Шкивы представляют собой разновидности колеса и оси. Шкив обычно неподвижен и обернут веревкой или цепью.Когда вы тянете за веревку, колесо вращается. Чем больше у вас шкивов, тем меньше силы нужно приложить для подъема объекта. Флагштоки, краны и оконные жалюзи работают со шкивами.

Винт

Винт представляет собой модифицированный вариант наклонной плоскости. Если наклонная плоскость наматывается на цилиндрический предмет, он превращается в винт. Когда вы поворачиваете шуруп, вызывается наклонная плоскость для отделения дерева или других материалов. Винты очень трудно удалить, потому что плоскость вокруг их корпуса образует в древесине корни, похожие на зубы.

Клин

Клинья – еще одна простая машина, в основе которой лежит наклонная плоскость. Клин – это острая кромка наклонной плоскости, которую можно использовать для различных целей. Клинья используются для удержания дверей открытыми, разделения поверхностей и выравнивания конструкций. Ножи, топоры и другие острые предметы также являются клиньями, но их ручка делает их комбинацией клин / рычаг.

Рычаги, используемые в повседневной жизни

Рычаги облегчают подъем тяжелых материалов, удаление плотных предметов и резку предметов.Первоклассный рычаг имеет точку опоры в центре между усилием или силой и грузом, перемещаемым или поднимаемым объектом. Рычаг второго класса имеет точку опоры на одном конце и груз посередине. Рычаг третьего класса имеет точку опоры на одном конце и нагрузку на противоположном конце. Повседневные рычаги помогают выполнять задачи, которые в противном случае были бы слишком тяжелыми или громоздкими для маневрирования.

Молотковые когти

••• Mark Herreid / Hemera / Getty Images

Молотковые клешни – обычные рычаги, с помощью которых можно удалить врезанные гвозди в древесину или другие твердые поверхности.Когти молотка – это первоклассные рычаги, потому что точка опоры находится в основании головки молотка, и вы используете усилие, также известное как сила, чтобы поднять ручку и поддеть материалы концом с металлическим когтем. Первоклассный рычаг похож на традиционные качели, потому что приложенная сила на одном конце поднимает другой конец, благодаря тому, что точка опоры образует точку поворота посередине.

Несущие тачки

••• sanddebeautheil / iStock / Getty Images

Тачки – полезный повседневный инструмент, поскольку они позволяют перевозить слишком громоздкие или тяжелые грузы на руках.Тачка – это рычаг второго класса, потому что переднее колесо служит точкой опоры. Несущая нагрузка лежит в центре тачки, и вы используете человеческую силу, чтобы поднять ручки на другом конце, чтобы катить тачку в нужном направлении.

Открывалки для бутылок

••• Siraphol / iStock / Getty Images

Открывалка для бутылок – это рычаг второго класса, поскольку точка поворота находится на одном конце открывателя, а нагрузка – посередине. В этом случае нагрузкой является сама бутылка или, в частности, закрепленная крышка бутылки на бутылке, а ручка обеспечивает способ поднять и снять крышку из ее плотно закрытого положения.Поскольку приложенная сила иногда превышает прочность металлического колпачка, колпачок может сминаться или согнуться пополам.

Пинцет и щипцы

••• Шарлотта Мосс / iStock / Getty Images

Пинцет и щипцы – примеры рычагов, с помощью которых можно легко поднимать или снимать предметы, даже если они не тяжелые. Пинцет и щипцы – это рычаги третьего класса, потому что точка опоры находится на одном конце, а нагрузка – на другом. Вы должны приложить человеческое усилие к центру рычага, чтобы зажать пинцет или щипцы для захвата, подъема или удаления материалов.

Ножницы и ножницы

••• Jupiterimages / BananaStock / Getty Images

Ножницы и ножницы – первоклассные рычаги, даже если точка опоры немного смещена от центра. Централизованная точка опоры по-прежнему служит точкой поворота, которая позволяет поднимать и опускать двойные стержни на одном конце с ручками на другом конце. Ножницы – это пример рычага, который использует силу для резки или разделения материалов.

Разница между простыми и сложными машинами

В общем смысле машина – это устройство, которое использует энергию для выполнения работы.У машин есть огромный диапазон применений в промышленности, коммерции, жилом секторе и во всех других областях, которые производят или изучают вещи. Двумя основными типами машин являются простые машины и составные машины. Разница между простыми и составными машинами состоит в том, что составная машина – это совокупность простых машин, работающих в тандеме.

Простые машины

Простая машина – это простейшее устройство, выполняющее работу. Простая машина прикладывает одну силу к одной нагрузке и обычно выступает в качестве строительного блока при разработке более сложных, составных машин.Простые машины обычно делятся на одну из шести категорий, в том числе: рычаг, колесо и ось, шкив, наклонная плоскость, клин и винт. Простые машины не содержат источника энергии, поэтому не могут выполнять больше работы, чем требуется при их использовании.

Типы простых машин

Рычаг – это объект, который действует как точка поворота, которая увеличивает силу, которая может быть применена к другому объекту. Колесо и ось – это стержень, прикрепленный к колесу, который может увеличивать приложенную силу.Шкив состоит из колеса на оси с тросом, проходящим через колесо. Шкивы используются для изменения направления приложенной силы. Наклонная плоскость – это плоская поверхность с концами на разной высоте. Наклонные плоскости уменьшают силу, необходимую для перемещения объекта. Клинья имеют треугольную форму и используются для разделения, удержания или подъема объекта. Винты представляют собой цилиндрические валы с канавками, которые проходят сквозь или перемещают другие объекты за счет силы вращения.

Составные машины

Составные машины – это совокупность простых машин, работающих вместе.Составные машины являются наиболее распространенным типом машин и выполняют более сложную работу, чем отдельные простые машины. Они выполняют больше работы и поэтому имеют большее преимущество, чем простые машины. Составные машины могут состоять из различных и бесчисленных комбинаций простых машин

Типы составных машин

Существует огромное количество составных машин, доступных для помощи с большим количеством задач. Вот несколько примеров составных машин: велосипеды, плоскогубцы, тачки и ножницы.В велосипедах педали и колеса образуют взаимодействующие системы колес и осей, тормоза – это рычаги, а части скрепляются несколькими винтами. Плоскогубцы имеют несколько рычагов. Тачка – это комбинация рычага, колеса и оси. Ножницы состоят из двух поворотных рычагов.

Простые машины

Эта основная идея исследуется через:

Противопоставление взглядов студентов и ученых

Ежедневный опыт студентов

Современный мир богат примерами сложных машин, работа которых редко понимается.Студенты (и многие взрослые) обычно используют слово «машина» для описания сложных механических устройств, приводимых в действие двигателем или электродвигателем и предназначенных для выполнения полезных задач по экономии труда.

Студенты часто считают, что все машины производят гораздо больше работы, чем их люди-операторы. Это мнение согласуется с их опытом работы с большинством механических устройств с приводом, например бензопилы, электроинструменты и гидравлические экскаваторы.

Ежедневный опыт студентов редко признает такие устройства, как рычаги, наклонные плоскости, клинья и шкивы, как разновидности «простых машин».Хотя у большинства студентов есть общий опыт использования простых механизмов, таких как рычаги и шкивы, немногие будут иметь какое-либо представление о том, почему их конструкция может обеспечить преимущество или как их лучше всего использовать. Многие студенты также испытывают трудности с определением или объяснением этих переживаний другим и редко идентифицируют части человеческого тела, такие как руки или ноги, как составные из рычагов.

Исследования: Хапкевич (1992), Брайан, Лародер, Типпинс, Эмаз и Фокс (2008), Мейер (1995), Норбери (2006)

Научная точка зрения

Слово машина возникла как в греческом, так и в римском языках.Греческое слово «мачос» означает «целесообразный» или что-то, что «облегчает работу». У римлян такое же понимание слова «машина», что означает «уловка» или «устройство».

Основная цель, для которой сконструированы самые простые машины, – уменьшить усилия (силы), необходимые для выполнения простой задачи. Чтобы достичь этого, приложенная сила должна действовать на большем расстоянии или в течение периода времени, в результате чего такой же объем работы выполняется меньшей силой. Винты, рычаги и наклонные плоскости предназначены для увеличения расстояния, на котором действует уменьшенная сила, чтобы мы могли толкать или тянуть с меньшими усилиями.Эффект такой конструкции часто называют «механическим преимуществом».

Термин «простая машина» обычно используется учеными для обозначения одного из шести различных типов устройств, которые часто объединяются в более сложные машины.

Критические идеи обучения

• Мы обычно используем слово «машина» для обозначения сложного механического устройства, приводимого в действие двигателем, что сильно отличается от нашего научного использования термина «простая машина».
• Простые машины полезны, потому что они сокращают усилия или расширяют возможности людей выполнять задачи, выходящие за рамки их обычных возможностей.
• Простые машины, которые широко используются, включают колесо и ось, шкив, наклонную плоскость, винт, клин и рычаг.
• Хотя простые машины могут увеличивать или уменьшать силы, которые могут быть к ним приложены, они не изменяют общий объем работы, необходимой для выполнения общей задачи.

Обращаясь к этим важным идеям обучения, важно помочь учащимся найти общие примеры «простых машин» в их мире.Студенты с трудом находят примеры простых машин, которые они обычно используют, потому что многие из них настолько широко используются, что их легко и часто упускают из виду.

Например, в случае обычной дверной ручки расположение ручки по отношению к дверным петлям действует как рычаг, облегчающий ее открывание, а большая круглая ручка (или удлиненный рычаг) обеспечивает механическое преимущество для помочь с вращением ручки.

Изучите отношения между идеями в Карты развития концепции – Законы движения и преобразования энергии

Преподавательская деятельность

Студенты часто бессознательно имеют много общего опыта с «простыми машинами».При преподавании этой темы постарайтесь помочь учащимся выявить повседневные примеры использования ими «простых машин» и дать им представление о преимуществах того, почему конкретная «простая машина» могла быть использована для этой задачи, и о преимуществах, которые она может дать. пользователю. Вначале старайтесь не приводить примеры повседневных предметов, в которых используется сложный дизайн, включающий комбинации более чем одного типа «простой машины», чтобы учащиеся могли ясно видеть цель дизайна. Позже студенты могут анализировать более сложные примеры с целью определения комбинации элементов, которые они используют в своем дизайне.

Открытое обсуждение посредством общего опыта

Принесите некоторые инструменты, которые четко разработаны с целью увеличения силы, которая может быть к ним приложена (открывалка для бутылок, лом, плоскогубцы, автомобильный домкрат), и инициируйте обсуждение того, что каждый из них позволяет нам делать легче. Направьте это обсуждение, чтобы учащиеся узнали, как каждый из них может увеличить силу, приложенную к нему. Поощряйте студентов приводить больше примеров из своего собственного опыта (использование отвертки для снятия крышки с банки с краской – хороший пример опыта, который испытали многие студенты).Используйте это, чтобы ввести понятие о том, как рычаги и другие простые механизмы используются в более общем плане в их жизни.

Сосредоточьте внимание студентов на упускаемых из виду деталях

Изучив конструкцию и использование ряда обычных рычагов, выявите идеи, согласно которым каждый из них использует «точку опоры», вокруг которой они вращаются, и что часть рычага, которую мы перемещаем ( часто под действием небольшой силы) перемещается на гораздо большее расстояние, чем участок, который прилагает большую силу.

Другие простые машины можно вводить одну за другой, приводя несколько примеров каждой из них и ища общие черты.Рулевые колеса, ручки отверток и лебедки – все это примеры колеса и оси; топоры, дровоколы, гвозди и гвозди – все это примеры клиньев. В Интернете есть множество сайтов, на которых можно найти множество примеров различных простых машин. См. Ссылки в конце этой идеи.

Помогите студентам выработать для себя некоторые «научные» объяснения.

Попросите студентов попробовать вкрутить один и тот же винт в один и тот же кусок дерева с помощью отверток с ручками разного диаметра.Многие хозяйственные магазины продают недорогие наборы отверток с ручками разных размеров. Отвертки для ювелиров скромных размеров являются хорошим примером уменьшения преимуществ, которые они предоставляют из-за небольшого диаметра рукоятки. Вы можете снять пластиковую ручку с отвертки и предложить учащимся испытать трудности, связанные с попыткой повернуть винт одним стержнем. Этот опыт можно использовать, чтобы подчеркнуть взаимосвязь между диаметром «ручки» колеса и величиной силы, которую вы можете создать на «валу» оси.

Сбор данных для анализа

После того, как будет составлен список предметов с использованием различных типов «простых машин», попросите разные группы учащихся собрать примеры каждого из них в общих контекстах, таких как садовые навесы, кухни, мастерские, хобби и спорт.

Попросите учащихся изучить конструкцию каждого из них, чтобы определить тип «простой машины», на которой они основаны, и то, как они обеспечивают механическое преимущество. Парусные лодки полны оригинальных примеров шкивов; Весла для гребных лодок представляют собой один из немногих примеров, когда точка опоры расположена так, что она снижает прилагаемую силу и увеличивает расстояние, на котором она действует.Обычно рычаги предназначены для увеличения приложенных к ним сил. Одна из целей – показать, насколько широко используются простые машины в нашей повседневной жизни.

Разъяснение и объединение идей для общения с другими

Поощряйте студентов исследовать примеры использования больших «простых машин» до того, как паровые двигатели или двигатель внутреннего сгорания получили широкое распространение.

В средневековье общество очень зависело от того, что часто было очень большими «простыми машинами», увеличенными в размерах для создания больших сил.Водяные колеса и ветряные мельницы, средневековое оружие, такое как требушеты (которые бросали большие камни или мертвых коров через стены замка), мосты, пересекающие ров, таран и башни замковых стен – вот лишь некоторые примеры, которые были основаны на конструкции «простых машин».

Различные группы студентов могли исследовать, строить масштабные модели, изучать их дизайн и сообщать о своих выводах классу на этих впечатляющих простых машинах.