यंत्र के सिद्धांत

परिभाषा

यंत्र के सिद्धांत(थ्योरी ऑफ़ मशीन्स), विज्ञान की एक शाखा है जो यंत्र(मशीन) के विभिन्न भागों और उन पर कार्य करने वाले बलों के बीच सापेक्ष गति के अध्ययन से संबंधित है। थ्योरी ऑफ़ मशीन्स की दो उप शाखाएँ हैं, अर्थात् काइनेमेटिक्स और डायनेमिक्स।

काइनेमेटिक्स, मशीन के विभिन्न भागों के बीच सापेक्ष गति के अध्ययन से संबंधित है। उन पर कार्य करने वाला बल स्वभाव से स्थिर होगा।

डायनेमिक्स, एक मशीन के विभिन्न भागों के बीच सापेक्ष गति के अध्ययन से संबंधित है। उन पर कार्य करने वाला बल स्वभाव से स्थिर या गतिशील होगा। डायनेमिक्स की दो उप शाखाएँ हैं जिनका नाम काइनेटिक्स और स्टैटिक्स है।

काइनेटिक्स, यंत्र के सिद्धांत की एक शाखा है जो शरीर के गतिमान होने पर विभिन्न बलों से संबंधित है जबकि स्टेटिक्स, यंत्र के सिद्धांत की एक शाखा है जो निकायों के स्थिर होने पर विभिन्न बलों से संबंधित है।

क्रियाविधि/ यंत्रावली

यंत्रावली, कठोर या अवरोधक निकायों का एक संयोजन है जो इस प्रकार आकार और जुड़े हुए हैं कि वे एक-दूसरे पर निश्चित सापेक्ष गति के साथ आगे बढ़ते हैं।

यंत्र

यंत्र, एक तंत्र या तंत्र का एक संयोजन है जो न केवल भागों को निश्चित गति प्रदान करता है बल्कि उपलब्ध यांत्रिक ऊर्जा को किसी प्रकार की उपयोगी ऊर्जा में प्रसारित और संशोधित करता है। यह उपयोगी ऊर्जा किसी वांछित कार्य के रूप में हो सकती है। स्लाइडर-क्रैंक तंत्र(slider-crank mechanism), एक यंत्र बन जाएगा जब इसे ऑटोमोबाइल इंजन में वाल्व तंत्र जोड़कर इस्तेमाल किया जाएगा । यहां इस उपलब्ध ऊर्जा को, जो पिस्टन पर बल है, वांछित ऊर्जा में परिवर्तित कर देगा जो अरालदंड(क्रैंकशाफ्ट) पर आघूर्ण बल(टॉर्क) है। यह टॉर्क वाहन की गति को सक्षम करता है।

कड़ी

एक कड़ी/लिंक को एक सदस्य या सदस्यों के संयोजन के रूप में परिभाषित किया जाता है, जो अन्य सदस्यों को जोड़ता है और उनके सापेक्ष गति रखता है। एक स्लाइडर क्रैंक तंत्र में निम्नलिखित चार लिंक होते हैं। 1. फ्रेम, 2. क्रैंक, 3. कनेक्टिंग रॉड, 4. स्लाइडर

चित्र 1. स्लाइडर क्रैंक तंत्र

शुद्धगतिक युगल (काइनेमेटिक पेयर)

शुद्धगतिक युगल, दो कड़ियों का जोड़ होता है, जिनके बीच आपेक्षिक गति होती है। चित्र-1 में दिखाए गए, एक स्लाइडर क्रैंक तंत्र में शुद्धगतिक युगल हैं।

• कड़ी 2 कड़ी 1 के सापेक्ष घूमता है और इसलिए कड़ी 1 और 2 एक शुद्धगतिक युगल है।
• कड़ी 2 कड़ी 3 के सापेक्ष गति कर रहा है और इसलिए कड़ी 2 और कड़ी 3 एक शुद्धगतिक युगल है
• कड़ी 3 में कड़ी 4 के सापेक्ष गति हो रही है
• कड़ी 4 कड़ी 1 के सापेक्ष गति कर रहा है। इसलिए कड़ी 3,4 और 4, 1 शुद्धगतिक युगल का गठन करते हैं।

File:Sliding Pair-1.png

चित्र-2 स्लाइडिंग पेयर

शुद्धगतिक युगल का वर्गीकरण

1. कड़ियों के बीच संपर्क की प्रकृति के अनुसार।

• लोअर पेयर - दो कड़ियों के बीच सतह संपर्क या क्षेत्र संपर्क होता है। उदाहरण: शाफ्ट एक बेयरिंग में घूमता है, नट एक स्क्रू पर घूमता है।
• हायर पेयर - दो कड़ियों के बीच एक बिंदु या संपर्क रेखा होती है। उदाहरण: एक सतह पर पहिया लुढ़कना और कैम और अनुयायी

1. दो कड़ियों के बीच सापेक्ष गति के प्रकार के अनुसार

• स्लाइडिंग पेयर- शुद्धगतिक युगल, जहां दो कड़ी एक दूसरे के सापेक्ष एक सर्पी गति(स्लाइडिंग मोशन) रखते हैं। उदाहरण: एक आयताकार छेद में आयत रॉड जैसा कि चित्र-2 में दिखाया गया है।
• टर्निंग पेयर- शुद्धगतिक युगल, जहां एक कड़ी में दूसरे के सापेक्ष एक मोड़ गति(टर्निंग मोशन) होती है। चित्र-1 में, कड़ी 2 में कड़ी 1 के सापेक्ष एक मोड़ गति(टर्निंग मोशन) है, इसलिए कड़ी 2 और 1 से टर्निंग पेयर बनती है। इसी तरह 3 और 4 और 2 और 3 , टर्निंग पेयर का उत्पादन करते हैं ।
• रोलिंग पेयर- शुद्धगतिक युगल, जहाँ एक कड़ी में दूसरे के सापेक्ष लुढ़कने(रोलिंग) की गति होती है। उदाहरण: एक सपाट सतह पर एक रोलिंग व्हील, एक रोलिंग पेयर बनाती है। बॉल बेयरिंग में, बॉल और बेयरिंग एक रोलिंग पेयर बनाते हैं और दूसरी रोलिंग पेयर, बॉल और शाफ्ट होती हैं ।
• स्क्रू पेयर(हेलिकल पेयर)- शुद्धगतिक युगल, जहां दो कड़ी के बीच एक मोड़(टर्निंग) और साथ ही सर्पी गति(स्लाइडिंग मोशन) होती है। अग्रग पेंच(लेड स्क्रू) और लेथ का नट एक स्क्रू पेयर है। चित्र-3 स्क्रू पेयर दिखाता है।
• File:Screw pair.png

  चित्र-3 स्क्रू पेयर
  स्फेरिकल पेयर- शुद्धगतिक युगल, जहाँ गोले(स्फेरिकल) के रूप में एक कड़ी, एक निश्चित कड़ी के अंदर मुड़ जाती है। चित्र-4 में दिखाया गया कन्दुक खल्लिका संधि(बॉल और सॉकेट जॉइन्ट) एक स्फेरिकल पेयर है।
  File:Sliding pair.jpg

  चित्र-2 स्लाइडिंग पेयर

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Theory of Machines