In diesem Artikel wird erklärt, was Maschinen sind. So erfahren Sie, was der Begriff „Maschine“ bedeutet, aus welchen Teilen eine Maschine besteht und welche verschiedenen Maschinentypen es gibt.
Was ist eine Maschine?
Eine Maschine ist ein mechanisches System, das eine bestimmte Aktion ausführt. Das heißt, eine Maschine ist ein Gerät, das aus einer Reihe kombinierter mechanischer Elemente besteht, deren Betrieb die Ausführung von Arbeiten erleichtert.
Beispielsweise handelt es sich bei der hydraulischen Presse um eine Maschine, die dazu dient, unterschiedliche Materialien zu verdichten und zu verdichten. Mit dieser Maschine können Sie also Arbeiten erledigen, die mit menschlicher Kraft unmöglich wären.
Die Energie, die eine Maschine für ihren Betrieb benötigt, kann unterschiedlicher Art sein: mechanische, chemische, thermische Energie usw. Allerdings beziehen derzeit die allermeisten Maschinen ihre Energie aus einem Elektromotor.
Es ist wichtig, den Begriff der Maschine vom Begriff der Maschine zu unterscheiden. Eine Maschine ist ein einzelnes Gerät, das eine Aktion ausführt, während sich der Begriff Maschine auf eine Reihe von Maschinen bezieht, die für denselben Zweck verwendet werden.
Teile einer Maschine
Eine Maschine besteht aus folgenden Elementen:
- Mechanismus : Es sind alle Teile der Maschine, die die zugeführte Energie in Arbeit umwandeln, für die die Maschine konzipiert wurde.
- Motor : Dies ist der Teil der Maschine, der die für die Arbeit erforderliche Energie liefert.
- Struktur (oder Chassis) : Dies ist der Teil der Maschine, der alle anderen Komponenten der Maschine trägt.
- Gehäuse : Dies ist der Teil der Maschine, der das Gerät schützt. Es hat im Allgemeinen eine maschinenspezifische Form, um seine Verwendung zu erleichtern und die Befestigung an anderen Elementen zu ermöglichen.
- Sicherheitsbauteile : Hierbei handelt es sich um die Teile der Maschine, die nicht zur Erreichung des Zwecks der Maschine beitragen, sondern deren Aufgabe es ist, die die Maschine bedienenden Personen zu schützen.
- Elektronischer Schaltkreis : Satz von Kabeln, Sensoren und elektrischen Geräten, die den Betrieb der Maschine unterstützen.
- Indikatoren und Bildschirme : Einige Maschinen verfügen über Indikatoren oder Bildschirme, um mit dem Benutzer zu interagieren und ihn auf Fehler oder bestimmte Situationen aufmerksam zu machen.
Arten von Maschinen
Abhängig von der Anzahl der Schritte, die die Maschine benötigt, um ihren Zweck zu erfüllen, werden Maschinen in einfache oder zusammengesetzte Maschinen eingeteilt.
- Einfache Maschine : eine Maschine, die ihre Arbeit in einem einzigen Schritt erledigt. Die Bedienung dieses Maschinentyps ist daher einfach, auch wenn er mehrere mechanische Elemente umfassen kann. Zum Beispiel: ein Hebel, eine Rolle, ein Keil.
- Verbundmaschine : Eine Maschine, die mehrere Schritte erfordert, um ihren Nutzen zu erreichen. Eine Verbundmaschine besteht aus mehreren in Reihe geschalteten einfachen Maschinen. Zum Beispiel: ein Fahrrad, ein Kran, eine Uhr.
Andererseits können Maschinen auch danach klassifiziert werden, ob sie für ihren Betrieb Strom benötigen oder nicht:
- Manuelle Maschine : Der Mechanismus dieses Maschinentyps wird durch Drücken betätigt, daher muss Kraft auf die Maschine ausgeübt werden, damit sie funktioniert. Zum Beispiel: ein Hebel, ein Flaschenzugsystem, ein Keil.
- Elektrische Maschine : Die Maschine benötigt zum Betrieb elektrischen Strom. Die Stromerzeugung kann über eine externe Stromquelle oder eine Batterie erfolgen. Diese Art von Maschinen verfügen normalerweise über einen eingebauten Motor, wodurch sie lauter sind. Zum Beispiel: ein Computer, ein Fernseher.
Einfache Maschine
Eine einfache Maschine ist ein Maschinentyp, mit dem Sie die Größe oder Richtung einer Kraft ändern können. Einfach ausgedrückt ist eine einfache Maschine ein mechanisches Gerät, mit dem Kraft mit weniger Kraftaufwand oder bequemer ausgeübt werden kann.
Der Hebel ist beispielsweise eine einfache Maschine. Der Hebel ist eine einfache Maschine, da Sie damit einen schweren Gegenstand mit viel weniger Kraft heben können, als wenn Sie ihn ohne Hebel heben würden.
Kurz gesagt können einfache Maschinen als die einfachsten Mechanismen definiert werden, die mechanische Vorteile bieten.
Verbundmaschine
Eine Verbundmaschine , auch Verbundmaschine genannt, ist eine Maschine, die aus einer Menge einfacher Maschinen besteht. Einfach ausgedrückt ist eine Verbundmaschine ein mechanisches Gerät, das mehrere einfache, in Reihe geschaltete Maschinen kombiniert.
Zur Erzielung größerer mechanischer Vorteile werden Verbundwerkstoffmaschinen eingesetzt. Durch die Zusammenführung mehrerer einfacher Maschinen kann eine höhere resultierende Kraft erzielt werden, wodurch die Handhabung schwerer Gegenstände erleichtert wird.
Der Betrieb einer zusammengesetzten Maschine erfordert also die Kombination mehrerer einfacher Maschinen in Reihe, sodass die resultierende Kraft, die von einer einfachen Maschine bereitgestellt wird, die nächste aktiviert. Der Benutzer muss daher nur den nötigen Aufwand betreiben, um die erste einfache Maschine zu aktivieren.
Mechanischer Vorteil einer Maschine
Der mechanische Vorteil einer Maschine ist ein Parameter, der angibt, wie stark die auf die Maschine ausgeübte Kraft verstärkt wird. Der mechanische Vorteil gibt daher das Verhältnis zwischen Eingangskraft und Ausgangskraft an.
Mathematisch ist der mechanische Vorteil einer Maschine definiert als das Verhältnis der resultierenden Kraft zur ausgeübten Kraft.
Der mechanische Vorteil kann auch berechnet werden, indem die Geschwindigkeit der ausgeübten Kraft durch die Geschwindigkeit geteilt wird, mit der sich die Last bewegt. Ebenso entspricht dieser Ausdruck der Verschiebung des Punktes der ausgeübten Kraft dividiert durch die Verschiebung der Last:
Aus der Formel für den mechanischen Vorteil können dann die folgenden Beziehungen abgeleitet werden:
- VM>1 : Die resultierende Kraft ist größer als die ausgeübte Kraft, daher erhöht die Maschine den Betrag der Kraft. Andererseits ist der von der Last zurückgelegte Weg kleiner als der Weg, den der Kraftangriffspunkt zurücklegt.
- VM<1 : Die resultierende Kraft ist geringer als die aufgebrachte Kraft, daher reduziert die Maschine den Kraftwert. Wir erhalten jedoch eine Lastverschiebung, die größer ist als die Verschiebung, die am Kraftangriffspunkt erfolgt.
- VM=1 : Die resultierende Kraft der Maschine ist gleich der auf sie ausgeübten Kraft. Auch die Verschiebungen der Last und der Angriffspunkt der Kraft sind identisch. Obwohl diese Art von mechanischen Maschinen keinen mechanischen Vorteil bietet, werden sie im Allgemeinen verwendet, um die Muskelstärkung auf komfortablere Weise durchzuführen. Beispielsweise ermöglicht eine einfache Riemenscheibe die Abwärtskraft, um ein Gewicht anzuheben, wodurch das Heben der Last erleichtert wird.
Maschine und Mechanismus
Abschließend werden wir uns eingehender mit dem Unterschied zwischen einer Maschine und einem Mechanismus befassen, da es sich um zwei Konzepte handelt, die oft verwechselt werden.
Ein Mechanismus ist eine Reihe mechanischer Elemente, die es einem Menschen ermöglichen, Arbeiten mit weniger Kraftaufwand und bequemer auszuführen.
Der Mechanismus ist also der Teil, der die Aktion der Maschine ausführt, das heißt, der Mechanismus einer Maschine besteht aus einer Reihe von Teilen, die zusammen Arbeit verrichten.
Eine Maschine besteht jedoch aus mehreren Komponenten. Der Mechanismus ist also ein weiterer Teil einer Maschine.
Kurz gesagt, der Begriff „Maschine“ schließt den Begriff „Mechanismus“ ein, seine Bedeutung ist jedoch nicht dieselbe, da Maschinen im Allgemeinen aus mehreren Komponenten bestehen.