Как работает комбинированный рычаг

Сложный рычаг — это система, состоящая из двух или более простых рычагов, работающих вместе для передачи силы и движения. В составном рычаге выходная сила или движение одного рычага становится входной силой или движением следующего рычага.. Эта договоренность позволяет составному рычагу достичь большего механического преимущества или увеличить приложенную силу, что облегчает перемещение тяжелых грузов или выполнение задач, требующих значительных усилий.

Вот пошаговое объяснение того, как работает составной рычаг:

1. Пользователь прикладывает усилие (входную силу) к первому рычагу системы.
2. Первый рычаг усиливает входную силу за счет своего механического преимущества, которое определяется соотношением длин его рычага усилия и рычага нагрузки.
3. Усиленная сила первого рычага затем применяется в качестве входной силы ко второму рычагу.
4. Второй рычаг еще больше усиливает силу за счет своего механического преимущества.
5. Если в системе есть дополнительные рычаги, сила передается и усиливается через каждый из них по одному и тому же процессу.
6. Последний рычаг в системе передает выходную силу (или нагрузку) в нужную точку, облегчая перемещение груза или манипулирование им.

Составные рычаги часто используются там, где требуется большое механическое преимущество, например, в тяжелом машиностроении, ручных инструментах и ​​подъемных системах. Объединив несколько простых рычагов, составной рычаг может обеспечить большее механическое преимущество, чем одиночный рычаг, что делает его более эффективным при выполнении задач, требующих значительного усилия.

Каков расчет сложного рычага?

Чтобы определить выходную силу, вам необходимо рассчитать общее механическое преимущество (MA) составной рычажной системы, а затем умножить его на входную силу (усилие). Общее механическое преимущество получается путем умножения механических преимуществ каждого отдельного рычага в системе.

Схема составного рычага

Вот общая формула для расчета механического преимущества (MA) одного рычага:

MA = Расстояние от усилия до точки опоры (DE) / Расстояние от нагрузки до точки опоры (DL)

Для составной рычажной системы с двумя рычагами вы должны рассчитать механическое преимущество каждого рычага, а затем умножить два значения:

Общая MA = MA рычага 1 × MA рычага 2

Если в составной рычажной системе имеется более двух рычагов, вы можете расширить этот метод, умножив механические преимущества всех отдельных рычагов:

Суммарная МА = МА рычага 1 × МА рычага 2 × ... × МА рычага n

Наконец, чтобы рассчитать выходную силу (F_out) составной рычажной системы, умножьте общее механическое преимущество на входную силу (F_in):

F_out = Всего MA × F_in

Обратите внимание, что этот расчет не предполагает никаких потерь энергии из-за трения или других неэффективностей в системе. В реальных приложениях вам может потребоваться учитывать такие факторы для получения точных результатов.

Калькулятор сложного рычага

Рычаг 1

Рычаг 2

Входная сила

Полученные результаты

Пример сложного рычага

Пресс — это тип составного рычажного механизма. Они используются на большинстве заводов по производству и машиностроению. Этот тип механизмов используется потому, что входная сила обычно прикладывается человеком с ограниченными силовыми возможностями, однако сила, необходимая для пробития отверстия в стальном листе, во много раз больше этой силы, поэтому для проделывания отверстия в стальном листе требуется составной рычаг. Увеличьте входную силу человека, чтобы создать выходную силу в 10 раз больше или достаточную, чтобы пробить стальную пластину.