Keëlratte, fietse en stelseldiagramme
In hierdie hoofstuk gaan jy leer hoe om keëlratte te skets. Ons skets gewoonlik keëlratte van die syaansig om te wys hoe die dryfrat die rigting van die gedrewe rat verander. Jy gaan daarna fietsratte ondersoek. Jy gaan analiseer watter ratte ’n spoedvoordeel gee en watter ratte ’n meganiese voordeel gee.
Daarna gaan jy die stelselbenadering gebruik om ratstelsels te skets en om te wys hoe ’n insetspoed deur ’n ratstelsel verander word na ’n ander uitsetspoed.
Skets keëlratte
Dink terug aan dit wat jy geleer het oor keëlratte in hoofstuk 1. Jy het geleer oor hoe keëlratte gebruik word in ’n handboor. Keëlratte word gebruik wanneer ons die rigting van rotasie wil verander. Kyk na figuur 2. Dit wys hoe jy
Look at Figure 2. It shows how you would draw two bevel gears of equal size.
Kyk na figuur 2. Dit wys hoe jy twee keëlratte van dieselfde grootte sal teken. Wanneer jy die dryfrat aan die onderkant draai, roteer die gedrewe rat teen dieselfde spoed, en die rigting van rotasie draai deur 90°.
Rigting van rotasie verwys na die rigting waarin die rat roteer of beweeg.
1. Maak ’n skets van die stelsel wat in figuur 2 gewys word hieronder.
Verander die spoed van ’n keëlrat
Die dryfrat en die gedrewe rat van ’n keëlratstelsel hoef nie dieselfde grootte te wees nie.
Indien die dryfrat ’n afstand deursnee van 50 mm het en die gedrewe rat ’n afstand deursnee van 100 mm het, sal die gedrewe rat stadiger draai as die dryfrat. Hierdie stelsel sal aan jou ’n meganiese voordeel gee.
Bestudeer figuur 3 en beantwoord dan die vrae wat volg:
1. Maak ’n skets van die stelsel wat in figuur 3 gewys word in die spasie hieronder.
Skets ’n keëlratkasstelsel
Figure 4 wys ’n spoedverminderende ratkas wat ’n meganiese krag voordeel gee. Hierdie ratstelsel het ’n reguit- ratstelsel en ’n keëlratstelsel.
1. Maak ’n 2D skets van hierdie stelsel in die spasie hieronder. Teken die reguitratte as reghoeke en die keëlratte soos die gewys in figuur 4.
2. Wat is die meganiese voordeel tussen die dryfrat A en rat B?
3. Wat is die meganiese voordeel tussen die dryfrat A en rat B?
4. Bereken die totale meganiese krag voordeel tussen die dryfrat en die finale gedrewe rat.
Kettingaandrywings
In hierdie aktiwiteit gaan jy die ratte op ’n fiets ondersoek. Jy gaan leer oor kettingaandrywings en hoe hulle soos ratstelsels werk wat ’n tussenrat het.
Kyk na figuur 5. Dit wys ’n ratstelsel op ’n moderne fiets.
Wanneer jy fietsry moet jy die pedale trap. Die pedale druk die krukarms op en af.
Die krukarms laat die kettingrat draai.
Die ketting is vas aan die kettingrat. Wanneer die fietsryer die pedale trap, word die ketting in ’n kloksgewyse rigting getrek.
Die ketting kam in met die ratte op die kamratte wat aan die agterste wiel vas is. Die ratte laat die agterste wiel draai en die fiets beweeg vorentoe.
Vrae
1. Wat noem jy die groter rat aan die voorkant van die fiets wat deur die pedale gedraai word?
2. Wat noem jy die groep ratte wat die agterste wiel draai?
3. Wat verbind die voorste ratte aan die agterste ratte?
4. Wat noem jy die meganisme wat die ratte verander?
Ondersoek die ketting van ’n fiets
Bring ’n fiets met wiele na jou klaskamer. Draai dit onderstebo sodat jy die ratte kan ondersoek. Druk ’n stuk kleefband op een plek op die band. Dit sal jou help om te tel hoeveel maal die wiel draai vir elke keer wat die pedaal roteer.
Gebruik die voorste ratwisselaar om die ketting op die kleinste kettingrat te plaas. Gebruik die agterste ratwisselaar om die ketting op die grootste kamrat agter te plaas.
1. Tel die aantal tande van die kleinste kettingrat en skryf dit neer.
2. Gebruik die agterste ratwisselaar om die ketting op die grootste kamrat op die agterwiel te plaas. Tel nou die aantal tande van hierdie rat en skryf dit neer.
3. Indien jy die krukarm met een revolusie draai, hoeveel revolusies sal die wiel draai?
4. Sal hierdie ratposisie aan jou ’n spoedvoordeel gee? Verduidelik waarom jy so sê.
Die voordele om eerder ’n kettingaandrywing reguittandratte te gebruik
- Kettingaandrywing kan ratte wat ver van mekaar af is maklik en goedkoop verbind.
- ’n Ketting kan maklik verstel word indien die afstand tussen die twee asse van die ratte verander.
- Met reguittandratte moet die asse presies in lyn wees sodat die ratte goed inmekaar kan kam sonder veel weerstand. Met die kettingaandrywing hoef die asse nie presies in lyn te wees nie omdat die ketting effe kant toe kan buig.
. 3 ratstelsel diagramme
Soms kan ’n diagram van ’n meganiese stelsel baie ingewikkeld wees. Stelseldiagramme is eenvoudiger diagramme. ’n Stelseldiagram verduidelik nie hoe die stelsel werk nie. ’n Stelseldiagram verduidelik eerder die inset, proses en uitset van ’n stelsel. Kyk na figuur 6 hieronder. Dit is ’n stelseldiagram vir ’n fiets.
Inset, proses, uitset
Kyk weer na figuur 6 en lees die inligting hieronder. Dit verduidelik hoe hierdie stelseldiagram vir ’n fiets werk.
Aan die linkerkant is daar ’n inset na die fiets. Die inset is wat krag wat jy insit wanneer jy die fiets ry â dit is die pedaalkrag en die pedaalspoed.
In die proses raam in die middel is die fiets. Die kettingaandrywing van die fiets verander die inset pedaalkrag en pedaalspoed na ’n uitset. Aan die regterkant is die uitset â dit wat jy uit die fiets kry, met ander woorde spoed.
’n Stelseldiagram wys hoe ’n stelsel die insette verander na uitsette. Die proses verander die insette na uitsette.
Wanneer jy die pedaalkrag of die pedaalspoed van ’n fiets verander, sal die uitsetspoed verander. Die stelseldiagram sal jou help om uit te werk hoe dit verander.
Teken ’n stelseldiagram van ratte en aandrywings
Jy kan stelseldiagramme gebruik om voorstellings te maak van ratstelsels in plaas daarvan om die ratstelsels te teken. Kyk na die diagram in figuur 7. Dit wys ’n bandaangedrewe stelsel vir ’n motor se alternator.
Die stelsel in figuur 7 gee ’n spoedvoordeel van 3. Jy kan die diagram gebruik om uit te werk wat die uitsetspoed sal wees wanneer die insetspoed verander.
Indien die insetspoed van die motor se enjin aan die gedrewe kant 500 rpm is, sal die alternator spoed 1 500 rpm wees.
’n wenas vir ’n myn
’n Wenas word as ’n hysbak in ’n myn gebruik. Die wenas bestaan uit ’n elektriese motor en ’n wenas-drom waarom die kabel gedraai is.
Die wenas moet 10 000 kg gemynde klip kan oplig. Indien die motor direk aan die wenas-drom sonder ’n ratstelsel verbind is, kan die wenas ’n maksimum van 2 000 kg lig.
1. Bereken die meganiese voordeel wat benodig word van ’n rat of kettingaangedrewe stelsel wat die wenas in staat sal stel om die gemynde klip te lig.
2. Skets ’n aandrywingstelsel in die boks hieronder wat sal wys hoe die motor die wenas sal draai. Jy hoef dit nie volgens skaal te teken nie.
Volgende week
Volgende week gaan jy ’n onderwerp ondersoek wat handel oor die impak wat myne het op mense en op die omgewing. Jy gaan ook ’n aanbieding doen oor die onderwerp. Jou onderwyser gaan die klas in spanne verdeel en aan elke span ’n onderwerp gee. Daar sal min tyd wees in die volgende week vir die aanbieding se voorbereiding, dus is dit belangrik dat jy jou voorbereiding reeds die naweek begin en oor die onderwerp lees in hoofstuk 5.
