Masinad ja mehhanismid

Masinate loomise eesmärk on olla inimesele abiks mingite operatsioonide sooritamisel: näiteks millegi tootmiseks või asjade transportimiseks. Masinaehitus on teaduse ja tehnika haru, mille sisuks on masinate ja seadmete ehitus ning konstrueerimine, masinate ja detailide valmistamine ja tootmisprotsesside automatiseerimine. Ka masinate abil toodetakse masinaid.


Masinad koosnevad mehhanismidest. Mehhanismiks nimetatakse tehislikult loodud süsteemi, mis on ette nähtud ühe või mitme keha liikumise teisendamiseks teiste kehade liikumiseks. Sageli muudavad mehhanismid kiirusi, jõudusid, pöördemomente ja teisendavad üht liikumist teiseteks liikumisteks - näiteks pöördliikumist kulgliikumiseks. Mehhanismid omakorda koosnevad väiksematest detailidest.

Kui mehhanisme ja detaile pole võimalik omavahel lihtsalt või otstarbekalt ühendada, siis kasutatakse ülekandeid. Ülekanded on seadmed, mis võimaldavad mehaanilist energiat üle kanda vahemaa taha ning seejuures muuta pöördemomente, jõude, kiirusi või liikumise iseloomu. Ülekanded on näiteks hammasülekanne, kettülekanne, rihmülekanne (on ka veel teisi ülekannete liike). Nimetatud ülekannetest esimest kasutati juba Vana-Kreekas ning viimased kaks olid tuntud Leonardo da Vinci ajastul.

Animatsioonid: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gears_animation.gif (litsents: Public Domain), http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Rack_and_pinion_animation.gif (litsents: Public Domain)

Hammasülekanne

Hammasülekanne koosneb kahest või enamast hammasrattast või hammasrattast ja hammaslatist (vt kõrvalolevat animatsiooni). Selle abil kantakse üle pöördliikumist või muudetakse pöördliikumine kulgliikumiseks või vastupidi. Hammasülekanne mehaanikas laialt levinud: kasutatakse näiteks kellamehhanismides ja paljudes teistes seadmetes. Parempoolsel animatsioonil on kujutatud hammas-latt-ülekannet.

Animatsioon: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Worm_Gear.gif (litsents: Public Domain)

Tiguülekanne

Tiguülekanne koosneb pöörlevast kruvist, mida nimetatakse teoks, ja tigurattast, mille pöial olevate hammastega hambuvad teo keermeniidid. Ülekande vedavaks lüliks on tigu.

Animatsioon: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Chain.gif (litsents: Public Domain)

Kettülekanne

Kettülekanne on ülekanne, mis põhineb lülidest koosneva otstest ühendatud keti hambumisel hammasratastega. Kettülekannet kasutatakse juhtudel kui pöörlemisliikumist tuleb libisemata üle kanda teineteisest kaugel (kuni 8 meetrit) asetsevate võllide vahel. Kasutatakse näiteks jalgrataste juures.

Pilt: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Keilriemen-V-Belt.png (litsents: Public Domain)

Rihmülekanne

Rihmülekanne koosneb kahest või rohkemast rihmarattast, mis on kinnitatud võllidele, ja nendele asetatud rihmast. Rihmülekannet kasutatakse põhiliselt siis, kui võllide vahekaugus on suur. Rihmülekanded on mehaanilistest ülekannetest ühed vanimad. Rihmülekanded on odavamad hammas- ja kettülekannetest. Näide kasutamisest: auto mootori rihmülekanne.



Mehhanisme ei kasutata mitte ainult kasulike masinate ehitamisel tööstuses ja transpordis. Mõned inimesed teevad näiteks hobi korras miniatuurseid masinate mudeleid (aurumasinad jm), mille eesmärk on põhiliselt vaid visuaalset ja emotsionaalset laadi.

Mehhanismide abil ehitatakse masinaid ka kunstilisel eesmärgil. 1950-60ndatel aastatel sai alguse eraldi kunstiliik - kineetilised skulptuurid. Lihtsamal juhul need võivad olla vaid õhus kiikuvad esemed, kuid keerulisematel juhtudel on tegemist konstrueeritud masinatega või masinate abil juhitavate esemetega.

Theo Janseni kineetilised skulptuurid

Theo Jansen on Hollandi kunstnik, kes on loonud plasttorudest tuule jõul kõndivaid skelett-mehhanisme. Ta on öelnud: "Piirid kunsti ja tehnoloogia vahel eksisteerivad vaid meie mõtetes."

<iframe width="560" height="315" src="//www.youtube.com/embed/MYGJ9jrbpvg" frameborder="0" allowfullscreen></iframe>

https://youtu.be/MYGJ9jrbpvg

<iframe width="420" height="315" src="//www.youtube.com/embed/CufN43By79s" frameborder="0" allowfullscreen></iframe>

https://youtu.be/CufN43By79s

Theo Janseni mehhanismidest inspireeritud neljajalgsed

Kui vaatate neid mehhanisme lähemalt, siis näete, kuidas liikumise iseloomu on võimalik muuta: kuidas pöörlev liikumine muudetakse sirgjooneliseks edasi-tagasi liikumiseks või kuidas mõned mehhanismid muudavad pöörleva liikumise paigalseisu ja hüpleva liikumise kombinatsiooniks

<iframe width="420" height="315" src="//www.youtube.com/embed/TYNTpOXKnJc" frameborder="0" allowfullscreen></iframe>

https://youtu.be/TYNTpOXKnJc

<iframe width="420" height="315" src="//www.youtube.com/embed/MV62nwI8g5k" frameborder="0" allowfullscreen></iframe>

https://youtu.be/MV62nwI8g5k

Veel huvitavaid mehhanisme

Vaata ja mõtle, kuidas need töötavad:

<iframe width="420" height="315" src="//www.youtube.com/embed/0gjyVqwrf3E" frameborder="0" allowfullscreen></iframe>

https://youtu.be/0gjyVqwrf3E

<iframe width="420" height="315" src="//www.youtube.com/embed/Rh-4zSbmhFU" frameborder="0" allowfullscreen></iframe>

https://youtu.be/Rh-4zSbmhFU

Allikad, lisalugemist ja -vaatamist: