Od paska napędowego do sztucznej inteligencji - poprawiona
Spis treści
Wstęp
Czasem tak bywa, że jakiś dziwny chochlik skłania nas do myślenia o rzeczach wydawałoby się oczywistych. Czasem jest cos tak prostego, że rozumiemy to w sposób naturalny i przyjmujemy jako pewnik. Ale jakby się tak przyjrzeć bliżej to co wtedy ? Ale jakby zaszło jakieś zakłocenie tak "doskonale rozumianego procesu to co wtedy" Ano zwykle na początku wpadamy w zakłopotanie. Potem przychodzi czas na "pytanie do przyjaciela".... Na szczęście nasz nowy przyjaciel udziela sensownych odpowiedzi nie bardzo się ociągając. Nazywa się AI.
Przykład: Dwóch moich znajomych wybrało się do kina. Jedną ze scen w filmie była scena powodzi. Po wyjściu z kina okazało się, że jeden z kolegów wyraźnie ma jakiś problem, coś mocno go nurtuje.... W końcu drugi kolega spytał o co chodzi... Wiesz zastanawiam się czy to woda wylała dlatego, że tama pękła czy to tama pękła bo się przez nią przelała woda ?
Temat
Praktyka codzienna czyli życie podpowiedziało taki temat:
Codziennie stykamy się z urządzeniami powszechnego użytku zawierającymi jakiś mechanizm napędowy. Takowymi urządzeniami są także ogólnie mówiąc "sprzęty audio" Jeśli napęd ma być cichy to preferowana jest przekładnia pasowa czyli napęd paskiem. Mówimy o napędach od kilku do kilkudziesięciu Watów Przekładnia pasowa jako taka w teorii zwana "przekładnią cięgnową cierną" ma rzecz jasna wiele opisów teoretycznych w ramach Nauki podstaw konstrukcji maszyn, dawniej części maszyn. Pasek wg klasycznej nomenklatury to cięgno gibkie (przypuszczalnie gibkie jak puma). Dotyczy to jednak głównie przekładni przenoszących moce o parę rzędów wielkości wyższych niż to co mieszka w sprzętach audio.
W sprzętach audio mamy zwykle paski gumowe płaskie, okrągłe lub o przekroju kwadratowym (czworokątnym).
W sporej części magnetofonów i większości gramofonów z napędem paskowym pasek jest płaski. Powinno to zdecydowanie uprościć konstrukcję rolki napędowej.
A jak jest w praktyce ?
W praktyce
Dla stabilności położenia paska rolka napędowa ma kształt "beczki"
Wydaje się to trochę nielogiczne bowiem tzw "chłopski rozum" podpowiada ze rolka powinna być raczej "wklęsła" niż "wypukła".
Obserwujemy bowiem czasem zjawisko "wędrowania" paska po rolce co wygląda z grubsza tak
CUD ?
Lekarstwo na kłopoty czyli sztuczna inteligencja
Aby dojść do sedna rzeczy bez wysiłku sprawdziliśmy
- w telefonie - nic
- w google - też słabo
Pozostało zapytać sztucznej inteligencji, a ta nas nie zawiodła i po zastanowieniu odparła:
Odpowiedź
Aby zrozumieć, dlaczego płaski gumowy pasek napędowy sam ustawia się na środku beczki na osi silnika (gdzie średnica beczki jest największa), musimy wziąć pod uwagę kilka kluczowych aspektów fizycznych i mechanicznych, które zachodzą w tym układzie.
1. Kształt beczki (koła pasowego)
Beczka na osi silnika, która jest szersza w środku (ma największą średnicę na środku), jest szczególnie ważna. Kiedy pasek napędowy jest nałożony na beczkę, jego krawędzie stykają się z powierzchnią beczki, która ma kształt stożkowy (choć może być bardzo łagodny). W wyniku tego, siły działające na pasek będą dążyć do ustabilizowania go na miejscu, gdzie średnica beczki jest największa, ponieważ w tym miejscu pasek będzie najstabilniejszy.
2. Siły odśrodkowe
Gdy silnik obraca się, na pasku działa siła odśrodkowa. Siła ta działa w kierunku promieniowym, próbując "wyciągnąć" pasek z jego pierwotnej pozycji. Jednak w przypadku konstrukcji z beczkowatą rolką, ta siła nie jest jednolita. W środkowej części beczki (gdzie średnica jest największa) pasek znajduje się w punkcie, w którym siła odśrodkowa, działająca na pasek, jest zrównoważona przez siłę tarcia, co stabilizuje pasek w tym miejscu. Pasek nie będzie w stanie przesunąć się dalej w kierunku mniejszych średnic beczki, ponieważ siła odśrodkowa będzie mniejsza w tych miejscach, co sprawia, że pasek "zatrzyma się" w miejscu, gdzie średnica beczki jest największa. W tym punkcie siła odśrodkowa nie działa w sposób, który mogłaby go przesunąć w górę lub w dół beczki.
3. Tarcie i dopasowanie do powierzchni
Pasek napędowy ma kontakt z powierzchnią beczki, a powierzchnia beczki, będąca bardziej wypukła w centralnej części, stawia największy opór. Tarcie między paskiem a powierzchnią beczki pomaga "przyciągnąć" pasek do środkowej części, gdzie siły tarcia i odśrodkowe są w równowadze. Ponieważ środkowa część beczki oferuje odpowiednią wielkość i kształt, to właśnie tam pasek ustawia się naturalnie, minimalizując napięcie i opór.
4. Napięcie paska i jego rozkład
Pasek napędowy jest zazwyczaj napięty, co oznacza, że na jego całej długości występuje rozkład sił, które dążą do utrzymania paska w odpowiednim położeniu. Na powierzchni beczki, gdzie średnica jest największa, napięcie paska jest bardziej równomierne, co dodatkowo sprzyja stabilizacji paska w tym miejscu.
5. Działanie mechaniczne (pozycjonowanie paska)
W układzie z beczkowatą rolką na osi silnika, pasek napędowy, w wyniku swojej własnej elastyczności, może przesuwać się wzdłuż powierzchni beczki, aż osiągnie punkt, w którym jego napięcie i siły działające na niego są zrównoważone. Zwykle jest to środkowa część beczki, gdzie średnica jest największa, co sprawia, że pasek ustawia się w tym miejscu automatycznie.
Podsumowanie
Pasek napędowy ustawia się na środku beczki na osi silnika (tam, gdzie średnica jest największa) w wyniku kombinacji sił odśrodkowych, tarcia, oraz konstrukcji samej beczki. Kiedy silnik obraca się, siły działające na pasek, w tym siła odśrodkowa i tarcie z powierzchnią beczki, sprawiają, że pasek "przyciąga się" do miejsca, gdzie te siły są najbardziej zrównoważone – czyli do środka beczki, gdzie średnica jest największa.
Zdrowy rozsądek czyli naturalna inteligencja
Na spokojnie rozważymy temat na tzw chłopski rozum potrzebny jest jedynie lepszy rysunek.
Rozpatrzmy pasek napędowy, opasany na kole zamachowym i osi silnika. Koło zamachowe jest walcem (ma stały promień), natomiast na osi silnika znajduje się "beczka" o zmiennym promieniu.
Załóżmy, że w chwili początkowej pasek opiera się na beczce w losowej pozycji, a jego krawędzie przylegają do beczki w punktach A i B.
W punkcie A promień beczki jest większy, niż w punkcie B (rA > rB), zatem w punkcie A beczka próbuje nadać paskowi większą prędkość. Siła FA jest większa, niż siła FB.
Skoro siły FA i FB nie są równe, na pasek działa siła wypadkowa, skierowana w kierunku punktu A. Siła ta powoduje przesuwanie paska w kierunku A, tj. do środka "beczki", dopóki siły FA i FB nie będą równe.
W efekcie pasek stabilizuje się w centrum beczki.
Każda niejednorodność paska - zaburzenia jego grubości, jakości powierzchni, szerokości, jakości krawędzi itp. powodują zmianę tego rozkładu sił, więc wędrówkę paska po "beczce" w poszukiwaniu nowego punktu równowagi.
Wędrówka paska po "beczce" oznacza, że zmienia się średnica koła napędzającego pasek (bo przylega w różnych punktach "beczki", mającej zmienny promień).
Skoro zaś zmienia się promień koła napędzającego pasek, to zmienia się też prędkość, z jaką napędzany jest pasek.
I po co to wszystko
To rozważanie wynikło na marginesie zjawiska, że dryf paska po rolce przekłada się wprost na kołysanie dźwięku.
Wszystko działa jak trzeba, za wyjątkiem paska.
Dlaczego ?
Pasek gumowy się zużywa. Pasek do wymiany niekoniecznie musi być zerwany, popękany lub zamieniony w brudnego gluta (Philips) W miarę upływu czasu jego własności a w szczególności sprężystość staje się niejednolita, bo wyciągając się nierównomiernie może zmieniać grubość a od niej zależy sprężystość... Zmienia to jego napięcie na krótkim odcinku jakim jest opasanie małej rolki napędowej, co powoduje skoki siły tarcia i powoduje taniec paska na rolce. I tu kończy się teoria i zaczyna przykrość wynikająca z utraconej jakości dźwięku... Taniec paska na rolce może doprowadzić do ocierania krawędzi paska o krawędź rolki i jej "poszarpanie" co też w pewnych warunkach spowoduje utratę jego własności.
Wnioski cześć 1
- Jeśli pasek wciąż trwa na posterunku to nie znaczy, że jest sprawny
- Głupi pasek potrafi spaprać parametry zacnego sprzętu.
- Wymiana paska na nowy niekoniecznie musi się zakończyć sukcesem, bo nowy pasek może być podłej jakości, a w szczególności nierównej grubości.
Wnioski część 2
- Warto czasem okresowo wymieniać pasek.
- Skoro wiemy jak wygląda opisane powyżej zjawisko możemy spróbować "naprawić" pasek.
- Naprawiony pasek może być "lepszy" niż "nowy zamiennik"
Szczegóły
Wracając do paska z naszego przykładu powtarzamy
Pasek w przekroju teoretycznie wygląda tak:
W praktyce w przekroju wygląda raczej tak :
Na płaskich rysunkach nie widać różnic grubości, pomiary wykazują co następuje. Nasz pasek jest "słaby" i ma grubość powiedzmy 0,35 ale miejscami 0,31 albo 0,45 mm. Może zatem należałoby zacząć od wyrównania grubości. Sęk w tym, że po pierwsze guma obrabia się słabo więc w grę wchodzi jedynie szlifowanie. Szlifowanie wymaga z zasady "dużych prędkości skrawania" więc albo zrobimy specjalne oprzyrządowanie albo "obróbka" będzie wymagała czasu.
Dla weryfikacji naszej teorii potraktowano pasek papierem ściernym.
Szlifowanie dotyczyło grubości i krawędzi paska. Obustronnie.
Pasek szlifował się 30 (trzydzieści) godzin.
Rezultat
Oscylacje prędkości zmalały praktycznie do zera! Wcześniej sięgały prawie pół tonu, teraz ich praktycznie nie słychać czyli zmalały do góra kilku setnych półtonu. Poprawa co najmniej o rząd wielkości.
Więc w razie potrzeby, to jest opracowana metoda :)
Może nawet opłaca się zbudować jakiś prosty diwajs do tego, bo szlifowanie z użyciem magnetofonu jest średnio wygodne.
Wnioski
Nie ufajcie paskom
Tekst i rysunki: Michał Silski
asysta: AI i Maciek Tułodziecki
