تشرح هذه المقالة ماهية آلية ربط قضيب الساعد وفيم يتم استخدامها. بالإضافة إلى ذلك، يتم عرض الأجزاء المختلفة التي تشكل آلية ربط قضيب الكرنك وصيغة هذه الآلية.
ما هي آلية ربط قضيب الساعد؟
آلية ربط قضيب الساعد هي آلية تستخدم لتحويل الحركة الدائرية إلى حركة انتقالية، أو العكس. وهذا يعني أن آلية ربط قضيب الساعد تحول الحركة الدورانية إلى حركة خطية ترددية، والعكس صحيح.
بشكل أساسي، تتكون آلية ربط قضيب الساعد من قضيب التوصيل والكرنك . وهكذا يجتمع الجزءان الميكانيكيان لينتقلا من الحركة الدورانية إلى الحركة التذبذبية المستقيمة.
كما ترون في الصورة أعلاه، يقوم الشريط الرمادي (الكرنك) بحركة دورانية، بينما يؤدي الطرف الأيمن من الشريط الأخضر (الكرنك) حركة خطية. وبالتالي، فإن آلية ربط قضيب الساعد تجعل من الممكن الانتقال من الحركة الدورانية إلى الحركة المستقيمة.
إن نظام ربط قضيب الساعد ليس اختراعًا حديثًا، ولكنه كان مستخدمًا بالفعل في الإمبراطورية الرومانية. ومع ذلك، على الرغم من أنها تبدو نوعًا بسيطًا جدًا من الآليات، إلا أن لها العديد من التطبيقات في الهندسة، على سبيل المثال، تستخدم محركات الاحتراق الداخلي في السيارات هذه الآلية.
عناصر آلية ربط قضيب الساعد
بشكل أساسي، تشتمل آلية ربط قضيب الساعد على العناصر التالية:
- الكرنك : هو قضيب صلب متصل بأحد طرفيه بالحركة الدوارة والطرف الآخر متصل بقضيب التوصيل.
- قضيب التوصيل : هذا هو عنصر الآلية المسؤول عن تحويل الحركة الدورانية للكرنك إلى حركة خطية.
- الدليل : يحد من حركة المكبس وقضيب التوصيل، وبذلك تكون حركة المكبس خطية.
- المكبس (أو المكبس) : جزء من آلية قضيب الساعد التي تقوم بحركة تذبذبية مستقيمة، أي أنها تتحرك بالتناوب للأمام والخلف.
صيغة آلية ربط قضيب الساعد
بمجرد أن رأينا تعريف آلية ربط قضيب الكرنك ومكوناتها، سنرى ما هي الصيغة الرياضية التي تسمح لنا بدراسة حركة هذه الآلية.
للعثور على معادلة آلية ربط قضيب الساعد، سيتم استخدام المعلمات الموضحة في الرسم البياني الحركي التالي للآلية.
وبأخذ الطرف الثابت للكرنك كمرجع، فإن موضع نهاية الكرنك (x) يساوي الإسقاط الأفقي للكرنك بالإضافة إلى الإسقاط الأفقي للكرنك. لذلك، فإن صيغة آلية ربط قضيب الساعد هي كما يلي:
ومع ذلك، يمكن تبسيط صيغة هذا النوع من الآليات. لأنه إذا اعتبرنا أن طول قضيب التوصيل أكبر بكثير من طول الكرنك (l>>r)، فإن التعبير يكون كما يلي:
أمثلة على تطبيقات آلية ربط قضيب الساعد
أخيرًا، سنرى بعض التطبيقات الأكثر شيوعًا لنظام ربط قضيب الساعد.
- المحرك المكبس : من المؤكد أن محركات الاحتراق الداخلي هي التطبيق الأكثر انتشارًا لآلية ربط قضيب الكرنك. ووظيفة هذه الآلية هي تحويل الطاقة المتولدة أثناء انفجار الوقود إلى حركة دائرية للعمود المرفقي. السيارات غير الكهربائية تستخدم هذا النوع من المحركات.
- المضخات الهيدروستاتيكية : يقوم العمود المرفقي بتشغيل نظام ربط قضيب الساعد ويقوم المكبس بدفع السائل من المضخة.
- ماكينة الخياطة : يعتمد تشغيل هذا النوع من الماكينات على آلية ربط قضيب الساعد.
- الألعاب الآلية : تستخدم معظم الألعاب ذات الحركات الأوتوماتيكية أيضًا آلية الكرنك للعمل.