Construcción de una trituradora de Penny (1 / 12 paso)

Paso 1: Trituradora de Penny fundamentos

Las limitaciones básicas en el diseño de una trituradora de penny comienzan con el proceso de trituración un centavo. El penique se rueda entre dos ruedas con un espacio entre ellos que es ligeramente más pequeño que el espesor de la moneda. Este mecanismo es una instancia de un laminador, un dispositivo común y ampliamente utilizado para reducir el espesor de chapas metálicas. En industria, trenes de laminación pueden ser bastante grandes, y existe un gran cuerpo de conocimientos teóricos y prácticos para apoyar el diseño y operación. Aplica sólo los modelos más básicos de operación del molino de balanceo en el diseño de mi trituradora de penny y añadido factores de seguridad grandes en lo posible acomodar cualquier inexactitud en mi modelo.

Empecé haciendo algunas preguntas básicas como:

• ¿Cuánta fuerza tendrá para aplastar un centavo?
• ¿Cuánto esfuerzo de torsión se necesitarán para girar los rodillos?

Resulta que las respuestas a estas preguntas dependen de algunos factores, algunos de los cuales están bajo control del diseñador. Los dos parámetros libres más importantes que determinan la fuerza y el torque necesario para presionar un centavo son el espesor final del penny aplastado y el diámetro de las ruedas del rodillo. Parámetros fijos importantes fuera de mi control que son importantes para el cálculo son el material que compone el centavo y el espesor de la moneda antes de machacar.

El proceso físico que la perra sufre cuando pasa a través de los rodillos se denomina deformación plástica. Deformación plástica en zinc y cobre, los metales centavos de los Estados Unidos se hacen de la (post y pre 1982, respectivamente), se define por dos propiedades se llama rendimiento de resistencia a la compresión y el Exponente de endurecimiento de tensión del metal. Fuerza de producción es una medida de la presión requerida para producir el metal a fluir, en vez de doblar como un resorte. En aleaciones de Zinc, se trata de alrededor de 30.000-40.000 libras por pulgada cuadrada. El exponente de endurecimiento de tensión se define como la fuerza de rendimiento efectivo aumenta a medida que el metal se deforma y varía entre cero y uno. Esto refleja una característica de muchos metales llamado endurecimiento - como la variedad de experiencias metal aumenta su fuerza de producción, hasta que finalmente la fuerza de la producción excede la fuerza máxima y el metal de las fracturas. Endurecimiento por deformación es por eso que puede doblar un pedazo de metal hacia adelante y hacia atrás varias veces y luego romper fácilmente apagado. Conociendo sólo el inicial y final espesores de la peseta, podemos calcular la presión promedio aplicada sobre el área de contacto para producir la reducción de espesor basada en estos dos números.

En mi caso, ni un centavo es.060 pulgadas de espesor, y que quería reducir a poco más de.030 pulgadas de espesor. Llegué a.030 pulgadas después de medir unos centavos en mi colección de monedas presionados. Basado en estos valores calcula la tensión de flujo promedio en la región del contacto que aproximadamente 30 Kpsi.

Si nos fijamos en el diagrama del molino de balanceo anterior, es claro que sólo una pequeña parte de la peseta es activamente deformada en cualquier instante. En concreto, la parte en contacto con los rodillos se cambia grueso, pero la parte que ya ha salido de los rodillos y la parte que aún no ha entrado en ellos, no son. Esto significa que sólo tenemos que aplicar eso 30.000 PSI de presión sobre un área pequeña de la peseta.

Haciendo caso omiso de rozamientos, la fuerza total ejercida por los rodillos es igual a esta presión integrada sobre la superficie en contacto con el último centavo. Aproximadamente, esto es la zona de contacto veces Kpsi 30. El área total en contacto depende de la geometría que se muestra en el diagrama anterior, específicamente, el diámetro de los rodillos, la brecha entre los rodillos y el espesor de la moneda.

Elegir un diámetro del rodillo era un problema de diseño complejo, que os hablaré más adelante. Por ahora, basta saber que elegí 1.5". Dado los parámetros era capaz de calcular que se presionó la parte más ancha de la peseta, el área en contacto sería a más 0,11 pulgadas cuadradas.

Da un total de la fuerza por el rodillo de 5.070 libras y un par estimado por rodillo de 380 pulgadas-libras.