Det kan finnas fall där du vill flytta ett objekt en längre sträcka än vad ställdonets slaglängd är. Du kan uppnå detta genom att använda en teleskopisk ställdon eller så kan du använda fysiken bakom mekanisk hävstångseffekt till din fördel. Vanliga exempel på detta är saxlyften eller vad vår vän Mike Senna, skaparen av Wall-E-roboten, gjorde med sin DIY automatisk dörröppnare till hönshus.
Mekanisk hävstångseffekt
Fysiken bakom dessa tillämpningar använder ett förhållande mellan avstånden från vridpunkten på varje sida. Som du kan se i figur 1 är ställdonet monterat vid punkt 'a' med en fast vridpunkt vid punkt 'b'. Genom att ta förhållandet mellan 'B' och 'A' uppnår du ett förhållande på 'R'. Det betyder att punkt 'c' kommer att rotera 'R' gånger mer än ställdonets slaglängd. Detta kommer dock att öka den mängd kraft som krävs av ställdonet och rotationshastigheten för punkt 'c' med 'R' gånger. Detta är principen bakom hur man utnyttjar ett linjärt ställdon baserat på dess slaglängd och var du monterar det.
DIY automatisk dörröppnare till hönshus
Mike Sennas ansökan använder samma princip som diskuterats ovan och ger ett bra exempel på hur man lägger till ytterligare en del för att omvandla rotationen av punkt 'c' till en linjär rörelse. Du kan se i figur 2 att den övre delen roterar runt vridpunkten och att ställdonet trycker på punkt 'a'.
Figur 2: Övre element roterar runt en pivotpunkt vid punkt b
Mike visste att han behövde att hönshusets dörr skulle öppnas ungefär 18 varv. För att få förhållandet 'R' lika med tre och säkerställa att punkt 'c' skulle röra sig 18 varv med en slaglängd på 15 cm, placerade han svängpunkten ¾ mot punkt 'a' (figur 3). Mike gjorde detta genom att placera armen så att det skulle vara 3,5 varv på ena sidan av svängpunkten och 10,5 varv (3,5 varv x 3) på den andra sidan.
Figur 3: Övre element som roterar runt en pivotpunkt vid punkt b med dimension
After this, Mike added another member to transform the rotational motion to linear motion. He explains, “My solution was to add another arm whose purpose is to adjust for the arc as one end moves in an arc and the other end adjusts to a linear movement.” Figure 4 is a diagram made for his DIY Chicken Coop Automatic Door Opener projektet visas vid olika positioner längs dess rörelse. Observera att hastigheten på hönshusdörren och den kraft som appliceras av ställdonet kommer att ändras under hela rörelsen. Det var nu en fråga om att justera positioneringen för att uppnå den önskade dörrrörelsen.
Figur 4: Hönshusdörr i tre olika positioner
Saxlyften
Saxlyften är en annan tillämpning som använder denna princip för att uppnå mer linjär rörelse med mekanisk hävstångseffekt. För att ge ett exempel på hur man kan utnyttja ett linjärt ställdon skapades en 3D-modell med ett ställdon för en saxlyft för att simulera den större rörelsen hos en plattform med en relativt kortare rörelse hos ställdonet.
Figur 5: 3D-modell av en enstegs saxlyft
Som ni kan se i figur 5 användes ett ställdon för en saxlyft med en relativt kort slaglängd (8 varv i detta fall) för att lyfta till en höjd av 36 varv. Saxlyftar fungerar enligt samma princip där en kropp roterar runt en vridpunkt och en mekanisk fördel skapas. Istället för att lägga till ytterligare en del vars syfte är att helt enkelt översätta rotationsrörelsen i ena änden, begränsas rörelsen hos delarnas ändar till en horisontell riktning. Detta resulterar i att kraftens riktning endast är uppåt.
Det intressanta med saxlyften är att om ställdonet är monterat på den övre halvan, kommer lyften att höjas när ställdonet förlängs. Om ställdonet däremot är monterat på den nedre halvan, kommer lyften att höjas när ställdonet dras in. Observera också att ju närmare ställdonet är monterat mittleden på delarna, desto mer kommer lyften att höjas, men ställdonet kommer att kräva mer kraft.
Om du undersöker hur man kan utnyttja en linjär ställdon För att flytta ett objekt över en längre sträcka räcker det med ett teleskopiskt ställdon eller en gör-det-själv-saxlyftmekanism. För ett ställdon till en saxlyft eller dörrmekanism har Progressive Automations en mängd olika modeller med varierande slaglängder och krafter för att passa alla dina gör-det-själv-behov.