Verhoudingen + Berekeningen

We splitsten ons mechanisme op en berekende elk een deel. Hiervoor hebben we ons alle drie gebaseerd op onderstaande constructie:

• Sophie (Touwmechanisme)

Op bovenstaande figuur is te zien dat de beweging van de touwen veroorzaakt wordt door vasthechting aan een oogbout, dat asymmetrisch gepositioneerd is in het vaste gedeelte van de paal. Op onderstaande figuur wordt deze verplaatsing aangetoond. Op het bovenaanzicht is te zien dat de positie van de openingen waardoor de touwen doorgaan steeds gelijk blijft. Hierdoor worden de touwen niet langer of korter. Dit was niet het geval bij het concept in blogbericht: ‘Nieuw concept + prototyping 08/10’. Toen bleef het middelste punt steeds op dezelfde positie, waardoor de positie van de buitenste 2 openingen wel varieerde ten opzichte van de binnenste opening. Aangezien de molenschijf ronddraait, terwijl de oogbout stilstaat, zullen de touwen wel een zeer kleine verplaatsing naar boven en beneden maken. De maximale verplaatsing vindt plaats als de molenschijf zich in positie 5 bevindt. Deze werd berekend via de stelling van Pythagoras. Stel dat de paal een diameter heeft van 300 mm en de molenschijf zich op een afstand van 500 mm van de oogbout bevindt, dan zou de maximale verplaatsing ongeveer 83 mm zijn. Indien we dit zouden maken op schaal, zou dat overeenkomen met een verplaatsing van enkele millimeters, wat zeer weinig is.

Als de verplaatsing van de touwen exact zou afgestemd worden op het duwmechanisme, zou de resulterende verplaatsing langs beide zijden vergroot kunnen worden. Dit wil zeggen dat het ene stoeltje zijn hoogste punt bereikt op de plaats waar de kanteling van de molenschijf op zijn hoogst is, terwijl het andere stoeltje zijn laagste positie bereikt op de plaats waar de molenschijf naar beneden wordt gekanteld. Als gevolg van de asymmetrische positie van het duwmechanisme zal deze verplaatsing groter zijn aan de kant waar het duwmechanisme zich bevindt. Uit onderstaande figuur kunnen we afleiden dat als gevolg van de kanteling het ene stoeltje zich 93,75 mm meer naar boven verplaatst, terwijl het andere stoeltje zich 56,25 mm meer naar beneden verplaatst. Beide resulterende verplaatsingen zijn niet groter dan 180 mm. Voor de kinderen zal dit dus amper merkbaar zijn.

Een bijkomend probleem met het duwmechanisme is dat de stang naar boven begint te bewegen vanaf het moment dat het scharnier zich aan dezelfde kant bevindt als het duwmechanisme. In dit geval zullen het duwmechanisme en het scharnier elkaar enige tijd tegenwerken. Dit zou opgelost kunnen worden door het duwmechanisme los te maken van de molenschijf. Het zit bijvoorbeeld in een vierkante as en raakt de molenschijf pas op het moment dat het scharnier helemaal aan de andere kant zit. Het nadeel hiervan is dat de kanteling van de molenschijf minder groot zal zijn, waardoor de verticale verplaatsing van de stoeltjes nog kleiner zal zijn. 

• Maud (Kantelmechanisme)

Ik was van plan maandag na de les de berekeningen (29/10) de berekeningen te maken van het kantelmechanisme maar na overleggen met Lien en Sophie blijkt dit niet meer nodig te zijn. Uit Sophie haar berekeningen kan er geconcludeerd worden dat het kantelmechanisme praktisch niet haalbaar is. Een lijst met alle nadelen volgt nog.

• Lien (Rotatie paal)

Ik heb de berekeningen gemaakt in de twee richtingen. Eenmaal startend van de aandrijving (figuur 1) en eenmaal startend van de eindkracht (figuur 2).

Ik heb vereenvoudigd door de tandwielvormen buiten beschouwing te laten, de massa's van de tandwielen (traagheidsmoment) niet te bekijken en ook de wrijving te verwaarlozen.
Op basis van deze berekeningen kunnen we nu een prototype maken en/of verder werken met berekeningen (met wrijving en een beter bepaalde aandrijfkracht).

 Figuur 1:

Figuur 2: