Kleszcze Morsa, Młody Technik
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
jak to działa
„Mors”
Kazimierz Topór
1
P
odobno Archimedes wołał: „dajcie mi punkt pod-
przedstawia ogólny widok tych kleszczy
w pozycji „otwarte”, a na te same kleszcze –
„zamknięte” z zaznaczonym schematem układu
dźwigni. Zasadniczym fragmentem tego układu jest
człon dźwigniowo-kolanowy, przedstawiony osobno
na . Oznaczenia na rysunku i na fotografii są iden-
tyczne. Spróbujemy oszacować możliwości tych klesz-
czy.
1
parcia, a podniosę Ziemię”! Był w tym okrzyku po-
dziw dla ogromnych możliwości tzw. maszyny
prostej, jaką jest dźwignia, nie mówiąc już o kombi-
nacjach układów dźwigniowych. Kryją one zupełnie
nieoczekiwane możliwości. Z dźwigniami spotykamy
się dosłownie na każdym kroku: od nożyczek zaczyna-
jąc, poprzez wszelkie kombinacje różnych kleszczy
i maszyn. Po prostu niemal nie istnieje urządzenie ani
maszyna, która nie zawierałaby tej maszyny prostej.
Jednym z popularnych zastosowań układu
dźwigni są kleszcze typu „Mors” – co z łaciny ozna-
cza „Śmierć” – brrr. Inną popularną nazwą są „buldo-
gi” – czyli kleszcze zaciskowe, których bez naciśnię-
cia specjalnego zwalniacza nie można otworzyć.
2
3
Załóżmy, że zaciskamy je dłonią z siłą P
1
= 100 N.
Od razu widać, że dzięki różnicy długości ramion AB
i BD na przegub B będzie działała większa siła. Zmie-
rzyłem te długości na rzeczywistych kleszczach i wy-
noszą one: AB = 30 mm i BD = 100 mm. Na przegub
B działam więc z siłą większą, w stosunku długości
ramion, czyli:
2
32
Kleszcze
P
=
BD
⋅
P
⇒
100
⋅
10
N
=
33
,
N
2
AB
1
30
. Wartość tego kąta zależy od
stopnia zwarcia szczęk kleszczy, ale
także od położenia końca C ramienia
BC. To położenie można nastawiać
za pomocą śruby S. Łatwo się przekonać,
że im mniejszy jest kąt
α
, to tym więk-
sza będzie wartość siły N
1
– działającej
na punkt A – szczęki ruchomej. Przyjmij-
my przykładowo wartość kąta
α
np. 5°.
W uproszczeniu można przyjąć,
że wartość siły N
1
wyniesie:
α
N
=
P
2
⇒
33
,
N
=
33
,
N
=
382
N
4
1
sin
α
sin
5
°
0
087155
nąć z niewielką siłą Q dźwignię zwalniacza Z , któ-
rej drugi koniec naciska na garb G dźwigni BC i luzu-
je człon kolanowy.
Warto zwrócić uwagę na wspomniany człon ko-
lanowy. Jest to zespół dźwigni spotykany w tzw. pra-
sach kolanowych, charakteryzujących się bardzo dużą
siłą nacisku, przy małym skoku. Na podobnych pra-
sach wybija się np. monety i medale: płaskie elemen-
ty o dużej powierzchni odkształcenia.
Zasadę członu kolanowego wykorzystuje się też
w rowerach poziomych. Dzięki podparciu lędźwiowe-
mu i odpowiedniej geometrii ramy, przeciętny kolarz
jest w stanie bez heroicznych wysiłków naciskać na
pedały z siłą dochodzącą do 1800 N w szczytowym
punkcie. Właśnie m.in. to tłumaczy tak wysokie osiągi
uzyskiwane na tych rowerach.
Kleszcze typu „Mors” lub jak ktoś woli „buldo-
gi” – są wykorzystywane do czasowego zaciskania
różnych elementów np. blach do spawania, płytek do
sklejenia, a poza tym można za ich pomocą odkręcać
rury, kształtki wodociągowe (kolanka, trójniki, zwęż-
ki) itp. Mogą też zastąpić popularny klucz „francuski”,
żabkę i „szwedkę”.
Ogólną wadą dostępnych w handlu kleszczy
jest ich mała sztywność. Są one tłoczone z blachy
i przy próbie wykorzystania ich przy małych kątach
4
A gdyby ten kąt wynosił np. 2°, to wtedy:
N
'
=
33
,
N
=
33
,
=
954
N
1
sin
2
°
0
03489
Jak więc widać, ze zmniejszeniem kąta
α
war-
tość siły N
1
szybko rośnie.
Siła zacisku szczęk roboczych jest jednak nieco
mniejsza, ponieważ szczęka ruchoma ma nierówną
długość ramion AO i EO. Zmierzyłem te długości
i wyniosły one: AO = 35 mm, a EO = 78, licząc do
końca szczęki. To oczywiste, że nie musimy chwytać
niczego samym końcem szczęk i jeśli złapiemy np. ru-
rę mniej więcej w środku długości ząbkowania
szczęk, to wtedy jej długość czynna wyniesie ok.
50 mm. Przełożenie redukujące wielkość siły zacisku
w stosunku do siły N
1
wyniesie więc od 0,45 do 0,7.
Oznacza to, że zaciskając kleszcze z siłą 100 N, mogę
zacisnąć rurkę z siłą ok.:
Z
=
0
45
→
0
⋅
954
N
=
429
,
→
667
,
N
wynoszącego równe 2°.
Pamiętamy jednak, że regulacja śrubą S umożliwia
poruszanie się w obszarze poniżej 2°, co oznacza
znacznie większą siłę zacisku. Śrubę S nastawiamy
tak, żeby człon kolanowy ABC „przeskoczył” przez
punkt współliniowości ramion AB i BC. W takim poło-
żeniu kleszcze pozostają w stanie zaciśniętym i stąd
nazwa – „buldogi”. Żeby je odblokować, trzeba nacis-
α
α
zaczyna się odkształcać sprężyście cały korpus i ta
spodziewana duża siła natychmiast maleje. No, ale
zacisk z siłą ok. 700 N to też niemało!
3
D
P
1
B
A
N
1
S
C
N
2
P
2
33
Siła P
2
działa na tzw. człon kola-
nowy, czyli ramiona AB i BC. Tworzą
one kąt
.
Czyli ogólne przełożenie kleszczy wyniesie od
4,29 do 7,67, ale to dla kąta
[ Pobierz całość w formacie PDF ]