آليات الإرجاع السريع

📅 آخر تحديث: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 6 صور
الموسوعة الحرة
مثال على آلية الإرجاع السريع.
تم تطبيق خاصية الإرجاع السريع على أداة التشكيل .

آلية الإرجاع السريع هي جهاز يُستخدم لإنتاج حركة ترددية، حيث يكون زمن العودة أقل من زمن التقدم. تعمل هذه الآلية بواسطة مصدر حركة دائرية (عادةً محرك من نوع ما)، وتستخدم نظامًا من الوصلات يتكون من ثلاثة أزواج دوران وزوج انزلاقي. تُعد آلية الإرجاع السريع نوعًا فرعيًا من وصلة المكبس المنزلق ، مع وجود ذراع تدوير مُزاح.

تُعد خاصية العودة السريعة سمة شائعة للأدوات التي يتم فيها تنفيذ الحركة في اتجاه واحد فقط من الشوط، مثل آلات التشكيل والمناشير الكهربائية ، لأنها تسمح بقضاء وقت أقل في إعادة الأداة إلى وضعها الأولي.

تاريخ

آليات الإرجاع السريع لشركة ويتوورث.

خلال أوائل القرن التاسع عشر، كانت أساليب القطع تعتمد على الأدوات اليدوية والرافعات، والتي كانت تستغرق وقتًا طويلاً في كثير من الأحيان. غيّر جوزيف ويتوورث هذا الواقع بابتكاره آلية الإرجاع السريع في منتصف القرن التاسع عشر. [ 1 ] وباستخدام علم الحركة، توصل إلى أن قوة وهندسة المفصل الدوار تؤثر على قوة وحركة الذراع المتصلة به. من وجهة نظر هندسية، أحدثت آلية الإرجاع السريع نقلة نوعية في تكنولوجيا الثورة الصناعية بتقليلها مدة الدورة الكاملة، وبالتالي تقليل الوقت اللازم للقطع أو الكبس.

التطبيقات

توجد آليات الإرجاع السريع في جميع أنحاء الصناعة الهندسية في مختلف الآلات:

تصميم

يؤثر القرص على قوة الذراع، التي تُشكّل إطار مرجعي لآلية الإرجاع السريع. ويمتد هذا الإطار إلى قضيب متصل بالقرص الدائري. يدور القرص، الذي يعمل بمحرك، ويتبعه الذراع في نفس الاتجاه (خطي ومن اليسار إلى اليمين عادةً)، ولكن بسرعة مختلفة. عندما يقترب القرص من إتمام دورة كاملة، يصل الذراع إلى أبعد نقطة له، ثم يعود إلى موضعه الابتدائي بسرعة أكبر، ومن هنا جاءت تسميته. ويحافظ الذراع على سرعة ثابتة طوال عملية القطع. وعند عودته إلى موضعه الابتدائي بعد بلوغه أقصى إزاحة أفقية ، يصل الذراع إلى أعلى سرعة له .

صُممت آلية الإرجاع السريع على غرار ذراع التدوير والمنزلق، ويتجلى ذلك في شكلها ووظيفتها؛ إلا أن ذراع التدوير عادةً ما يُدار يدويًا، ويتحرك الذراع بنفس السرعة طوال دورة كاملة، بينما يعود ذراع آلية الإرجاع السريع بسرعة أكبر. يسمح "الإرجاع السريع" للذراع بالعمل بطاقة أقل أثناء القطع مقارنةً بالدورة الأولية للقرص.

تحديد

عند استخدام آلة تعتمد على هذه الآلية، من الضروري جدًا عدم تحميلها فوق طاقتها القصوى ، وإلا ستتعطل. ترتبط متانة الآلة بحجم الذراع وسرعة القرص، حيث قد لا يكون الذراع مرنًا بما يكفي للتعامل مع سرعة معينة. يتضمن تصميم مخطط بياني لآلية الإرجاع السريع جميع عمليات الانعكاس والحركة، وهو أمر مفيد في تحديد أبعاد الآلية العاملة. [ 2 ] يحدد المخطط أبعاد الآلية من خلال إبراز كل جزء وتفاعله مع أجزاء النظام الأخرى. تشمل هذه التفاعلات عزم الدوران والقوة والسرعة والتسارع . بربط هذه المفاهيم بتحليلاتها (علم الحركة وعلم الديناميكا)، يمكن فهم تأثير كل جزء على الآخر.

الميكانيكا

من أجل استخلاص متجهات القوة لهذه الآليات، يجب على المرء أن يتجه نحو تصميم ميكانيكي يتكون من تحليلات حركية وديناميكية.

التحليل الحركي

يُتيح لنا تحليل الآلية إلى متجهات ومكونات منفصلة إجراء تحليل حركي يُمكننا من حساب أقصى سرعة وتسارع وقوة يُمكن للآلية توليدها في الفضاء ثلاثي الأبعاد. [ 3 ] معظم المعادلات المُستخدمة في آلية العودة السريعة مُستمدة من مبدأ هاميلتون . [ 4 ]

يمكن إيجاد موضع الذراع في أوقات مختلفة باستخدام استبدال صيغة أويلر : [ 5 ]

هـأناθ=كوس⁡θ+أناالخطيئة⁡θ{\displaystyle e^{i\theta }=\cos \theta +i\sin \theta }

إلى المكونات المختلفة التي تم تحديدها مسبقًا، وفقًا للإعداد.

يمكن لهذا التعويض أن يحل مسائل مختلفة تتعلق بنصف قطر ومكونات إزاحة الذراع عند قيم مختلفة. يُعدّ علم المثلثات ضروريًا لفهم التحليلات الحركية للآلية فهمًا كاملًا، حيث يمكن تمثيل التصميم بأكمله على مخطط ثنائي الأبعاد، مع إبراز جميع مكونات المتجهات.

يُعد مفهوم السرعة الزاوية للقرص مفهوماً مهماً لتحليل سرعة القرص بالنسبة للذراع :

ω=vر{\displaystyle \omega ={\frac {v}{r}}}[ 4 ]

إذا رغب المرء في حساب السرعة، فعليه أن يستنتج زوايا التفاعل في لحظة زمنية واحدة، مما يجعل هذه المعادلة مفيدة.

التحليل الديناميكي

بالإضافة إلى التحليل الحركي لآلية الإرجاع السريع، يوجد تحليل ديناميكي. عند أطوال وملحقات محددة، يمكن تقييم ذراع الآلية ثم تعديلها وفقًا لتفضيلات معينة. على سبيل المثال، يمكن تمثيل الاختلافات في القوى المؤثرة على النظام في لحظة معينة بمبدأ دالمبير . [ 6 ] اعتمادًا على التصميم الهيكلي لآلية الإرجاع السريع، يمكن استخدام قانون جيب التمام لتحديد زوايا وإزاحات الذراع. يمكن تبسيط النسبة بين شوط التشغيل (المحرك) وشوط الإرجاع من خلال تطبيق هذه المفاهيم. [ 7 ]

على الرغم من أوجه التشابه بين آليات العودة السريعة، إلا أن هناك العديد من الاحتمالات المختلفة لتحديد جميع القوى والسرعات والأطوال والحركات والوظائف والمتجهات في الآلية.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ "السير جوزيف ويتوورث" . جمعية ويتوورث . تم الاطلاع عليه في 31 يناير 2016 .
  2. ↑ بودهوروديسكي، رون (مارس 2005). "مشاريع تصميم وتحليل آلية الإرجاع السريع" . المجلة الدولية لتعليم الهندسة الميكانيكية .
  3. ↑ ستامف الثالث، هربرت إدوارد (مايو 2000). "التركيب الحركي لآليات ذات أربعة وستة روابط مستخدمة في المكابس الميكانيكية" (ملف PDF) . جامعة دايتون، كلية الهندسة . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 14 يناير 2016. تاريخ الاسترجاع: 12 فبراير 2016 .
  4. 1 2 بيل، دي جي؛ سكوت، آر إيه (8 سبتمبر 1990). "استقرار واستجابة قضيب مرن في آلية إرجاع سريع" (ملف PDF) . مجلة الصوت والاهتزاز . 141 (2): 277-289 . Bibcode : 1990JSV...141..277B . doi : 10.1016/0022-460X(90)90840-V . hdl : 2027.42/28391 .
  5. ↑ إتشيمباتي، راغو (23 يونيو 2013). "إعادة النظر في آلية الإرجاع السريع" . الجمعية الأمريكية لتعليم الهندسة .
  6. ↑ باتيل، شريكانت ر. (مايو 2013). "التحليل الديناميكي لآلية الإرجاع السريع باستخدام MATLAB" (ملف PDF) . المجلة الدولية لعلوم الهندسة والتكنولوجيا المبتكرة .
  7. ↑ هسيه، وين-هسيانغ (سبتمبر 2009). "دراسة حول آلية إرجاع سريعة جديدة" (ملف PDF) . معاملات الجمعية الكندية للهندسة الميكانيكية . 33 (3). مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 17 مايو 2017. تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 فبراير 2016 .