Wat is een machine-element?
Machines bestaan uit machine-elementen, die afzonderlijke delen van de machine zijn die bewegen en impact hebben op andere delen om de machine te laten werken. Hoewel een machine-element uit kleinere structurele onderdelen kan bestaan, wordt de gehele opstelling die de functie uitvoert als het element beschouwd. Een klep bestaat bijvoorbeeld uit verschillende componenten, waaronder een handwiel en een as of steel, maar alleen de gehele klep wordt een machine-element genoemd. Er is een breed scala aan verschillende machine-elementen, zowel voor algemene doeleinden als voor speciale doeleinden, en hun optimale ontwerp is een belangrijk studiegebied in engineering.
Algemene machine-elementen kunnen in elke toepassing worden gebruikt en omvatten items zoals tandwielen, lagers en assen. Tandwielen zijn roterende onderdelen met in elkaar grijpende tanden die tegen andere tandwielen draaien, waardoor ze draaien en rotatiekracht of koppel overbrengen. Lagers worden gebruikt om kracht te dragen - een voorbeeld is het kogellager, dat zorgt voor verminderde wrijving terwijl het vrij rolt onder een bewegend onderdeel. Assen en koppelingen, zoals tandwielen, brengen ook koppel over en worden gebruikt om onderdelen te verbinden, vooral in voertuigen zoals auto's en motorfietsen. Hoewel er veel variaties en andere soorten elementen voor algemene doeleinden bestaan, werken ze allemaal op basis van dezelfde principes van kracht en beweging en kunnen ze indien nodig in bijna elke machine worden opgenomen.
De andere hoofdcategorie machine-element is het machine-element voor speciale doeleinden. Deze apparaten gebruiken ook de basisprincipes van kracht en beweging om te functioneren, maar in tegenstelling tot algemene elementen kunnen ze alleen in specifieke toepassingen worden gebruikt. Zuigers en kleppen zijn voorbeelden van dergelijke onderdelen. Kleppen regelen de stroom van vloeistof of gas door een pijp door de pijpleiding te blokkeren en kunnen worden geopend of gesloten met een externe schakelaar of wiel. Zuigers zijn bewegende componenten die worden gebruikt in motoren en pompen om kracht over te dragen van de druk van gas of vloeistof in een cilindrische kamer, of om dat gas of die vloeistof eruit te persen.
Bij het ontwerpen van een machine-element proberen ingenieurs verschillende factoren te optimaliseren. Het machine-element moet voldoende sterkte en duurzaamheid hebben om de beoogde functie betrouwbaar te kunnen uitvoeren, maar moet ook zo klein en licht mogelijk zijn. In het ideale geval moet het ook gemakkelijk en goedkoop te produceren en te onderhouden zijn, terwijl het nog steeds voldoet aan de industriële normen. Omdat de basisfunctie van het machine-element de belangrijkste overweging bij het ontwerp is, begint het proces door het element aan zijn functie aan te passen en vervolgens andere factoren op te nemen.