In dit artikel wordt uitgelegd wat machines zijn. Zo ontdek je de betekenis van machine, wat zijn de onderdelen van een machine en wat zijn de verschillende soorten machines.
Wat is een machine?
Een machine is een mechanisch systeem dat een bepaalde actie uitvoert. Dat wil zeggen, een machine is een apparaat dat bestaat uit een reeks gecombineerde mechanische elementen waarvan de werking de uitvoering van werk vergemakkelijkt.
De hydraulische pers is bijvoorbeeld een machine die wordt gebruikt om verschillende soorten materialen samen te persen en te verdichten. Met deze machine kun je dus werk doen dat met menselijke kracht onmogelijk zou zijn.
De energie die een machine nodig heeft voor zijn werking kan van verschillende typen zijn: mechanische, chemische, thermische energie, enz. Al haalt het overgrote deel van de machines momenteel hun energie uit een elektromotor.
Het is belangrijk om het begrip machine te onderscheiden van dat van machines. Een machine is een enkel apparaat dat een actie uitvoert, terwijl de term machine verwijst naar een reeks machines die voor hetzelfde doel worden gebruikt.
Onderdelen van een machine
Een machine bestaat uit de volgende onderdelen:
- Mechanisme : het zijn alle onderdelen van de machine die de geleverde energie omzetten in werk waarvoor de machine is ontworpen.
- Motor : Dit is het deel van de machine dat de energie levert die nodig is om het werk te doen.
- Structuur (of chassis) : Dit is het deel van de machine dat alle andere componenten van de machine ondersteunt.
- Behuizing : dit is het deel van de machine dat het apparaat beschermt. Het heeft over het algemeen een vorm die specifiek is voor de machine om het gebruik ervan te vergemakkelijken en de bevestiging ervan aan andere elementen mogelijk te maken.
- Veiligheidscomponenten : Dit zijn de onderdelen van de machine die niet bijdragen aan het bereiken van het doel van de machine, maar die tot doel hebben de mensen die de machine gebruiken te beschermen.
- Elektronisch circuit : set kabels, sensoren en elektrische apparaten die de machine helpen werken.
- Indicatoren en schermen : Sommige machines hebben indicatoren of schermen om met de gebruiker te communiceren en hem te waarschuwen voor fouten of bepaalde situaties.
Soorten machines
Afhankelijk van het aantal stappen dat de machine nodig heeft om zijn doel te bereiken, worden machines geclassificeerd als eenvoudig of samengesteld.
- Eenvoudige machine : een machine die in één stap zijn werk doet. De bediening van dit type machines is daarom eenvoudig, ook al kunnen ze meerdere mechanische elementen bevatten. Bijvoorbeeld: een hefboom, een katrol, een wig.
- Samengestelde machine : een machine die verschillende stappen vereist om zijn nut te bereiken. Een samengestelde machine bestaat uit meerdere eenvoudige machines die in serie zijn geschakeld. Bijvoorbeeld: een fiets, een kraan, een horloge.
Aan de andere kant kunnen machines ook worden geclassificeerd op basis van het feit of ze al dan niet elektriciteit nodig hebben voor hun werking:
- Handmatige machine : Het mechanisme van dit type machine wordt door middel van een duwbeweging bediend, dus er moet kracht op de machine worden uitgeoefend om deze te laten werken. Bijvoorbeeld: een hefboom, een katrolsysteem, een wig.
- Elektrische machine : de machine heeft elektrische stroom nodig om te kunnen werken. Elektriciteit kan worden opgewekt door een externe stroombron of een batterij. Dit soort machines hebben meestal een ingebouwde motor, waardoor ze luidruchtiger zijn. Bijvoorbeeld: een computer, een televisie.
Simpele machine
Een eenvoudige machine is een type machine waarmee je de grootte of richting van een kracht kunt veranderen. Simpel gezegd is een eenvoudige machine een mechanisch apparaat dat wordt gebruikt om met minder inspanning of comfortabeler kracht uit te oefenen.
De hendel is bijvoorbeeld een eenvoudige machine. De hendel is een eenvoudige machine, omdat je hiermee een zwaar voorwerp met veel minder kracht kunt optillen dan wanneer je het zonder de hendel zou optillen.
Kortom, eenvoudige machines kunnen worden gedefinieerd als de eenvoudigste mechanismen die mechanisch voordeel opleveren.
samengestelde machine
Een samengestelde machine , ook wel samengestelde machine genoemd, is een machine die bestaat uit een reeks eenvoudige machines. Simpel gezegd is een samengestelde machine een mechanisch apparaat dat meerdere eenvoudige machines combineert die in serie zijn geschakeld.
Composietmachines worden gebruikt om een groter mechanisch voordeel te behalen. Door meerdere eenvoudige machines samen te brengen kan een hogere resulterende kracht worden bereikt, waardoor het gemakkelijker wordt om zware voorwerpen te hanteren.
De werking van een samengestelde machine omvat dus het combineren van verschillende eenvoudige machines in serie, zodat de resulterende kracht die door de ene eenvoudige machine wordt geleverd, de volgende activeert. De gebruiker hoeft dus alleen maar de nodige moeite te doen om de eerste eenvoudige machine te activeren.
Mechanisch voordeel van een machine
Het mechanische voordeel van een machine is een parameter die aangeeft hoeveel de kracht die op de machine wordt uitgeoefend, wordt versterkt. Mechanisch voordeel geeft daarom de relatie aan tussen invoerkracht en uitvoerkracht.
Wiskundig gezien wordt het mechanische voordeel van een machine gedefinieerd als de verhouding tussen de resulterende kracht en de uitgeoefende kracht.
Mechanisch voordeel kan ook worden berekend door de snelheid van de uitgeoefende kracht te delen door de snelheid waarmee de last beweegt. Op dezelfde manier is deze uitdrukking ook equivalent aan de verplaatsing van het punt van de uitgeoefende kracht gedeeld door de verplaatsing van de last:
Vervolgens kunnen uit de mechanische voordeelformule de volgende relaties worden afgeleid:
- VM>1 : De resulterende kracht is groter dan de uitgeoefende kracht, dus de machine vergroot de omvang van de kracht. Aan de andere kant is de afstand die de last aflegt kleiner dan de afstand die wordt afgelegd door het punt waar de kracht wordt uitgeoefend.
- VM<1 : De resulterende kracht is kleiner dan de uitgeoefende kracht, dus de machine verlaagt de krachtwaarde. We verkrijgen echter een lastverplaatsing die groter is dan de verplaatsing op het punt waarop de kracht wordt uitgeoefend.
- VM=1 : de resulterende kracht van de machine is gelijk aan de kracht die erop wordt uitgeoefend. Ook de verplaatsingen van de last en het aangrijpingspunt van de kracht zijn identiek. Hoewel dit soort mechanische machines geen mechanisch voordeel bieden, worden ze over het algemeen gebruikt om op een comfortabelere manier spierversterking uit te voeren. Een eenvoudige katrol maakt bijvoorbeeld neerwaartse kracht mogelijk om een gewicht op te tillen, waardoor het gemakkelijker wordt om de last op te tillen.
Machine en mechanisme
Ten slotte zullen we dieper ingaan op het verschil tussen een machine en een mechanisme, omdat het twee concepten zijn die vaak verward worden.
Een mechanisme is een reeks mechanische elementen waarmee een mens met minder inspanning en comfortabeler werk kan uitvoeren.
Het mechanisme is dus het onderdeel dat de actie van de machine uitvoert, dat wil zeggen dat het mechanisme van een machine een reeks onderdelen is die samen werk verrichten.
Een machine bestaat echter uit verschillende componenten. Het mechanisme is dus een ander onderdeel van een machine.
Kortom, het begrip machine omvat ook het begrip mechanisme, maar de betekenis ervan is niet dezelfde, aangezien machines over het algemeen uit verschillende componenten bestaan.