Инженер начинается в шлоле

Движущие силы в технике — это те силы, которые приводят в действие машины и механизмы, преодолевая возникающие в них силы сопротивления. Машины могут выполнять различную работу — тяжелую и легкую — и преодолевать различное сопротивление, поэтому величина необходимой движущей силы оказывается различной, так же как и зависящая от силы мощность двигателя. Мощность, развиваемая двигателем, зависит от силы сопротивления и скорости на валу: где: Р — сила сопротивления в кг; v — скорость движения в м/сек. Или в системе СИ: где: Р — сила в ньютонах; v — скорость в м/сек. Из формул следует, что: увеличение силы сопротивления, так же как и увеличение скорости, требует повышения мощности двигателя, что влечет за собой увеличение расхода топлива или энергии; при одной и той же мощности двигателя развиваемая им движущая сила будет тем больше, чем меньше скорость. Эти выводы юный техник обязан учитывать в процессе конструирования своих машин и моделей. Например, если для модели правилами задан двигатель вполне определенной мощности, превышать которую нельзя, то для достижения высоких скоростей необходимо всячески уменьшать силы сопротивления. В тех же случаях, когда требуется большая движущая сила, ее можно получить даже от маломощного двигателя — за счет уменьшения скорости — путем подбора передачи от двигателя к исполнительному механизму. Наглядным тому примером могут служить вальцы (рис. 8), которые с помощью двигателя от швейной машинки легко сгибают в трубку широкую стальную полосу толщиной до двух миллиметров, или автомобильчик «Муравей», приводимый в движение микродвигателем с одной плоской батарейкой от карманного фонарика, но способный перевозить груз, подчас тяжелый даже для школьника-старшеклассника.

Каждая машина, механизм, приспособление состоят из различных деталей и узлов, которые имеют различное назначение, размеры и форму. Все эти детали и узлы соединены друг с другом то простым, то хитроумным способом. Но вместе, в соединении, они и образуют машину. Соединяют между собой детали в машине по-разному: одни — раз и навсегда (неразъемные), другие — так, чтобы их можно было снимать для осмотра, ремонта и замены (разъемные), а третьи во время работы должны иметь возможность перемещаться относительно друг друга (подвижные). Правильный выбор типа соединения, а главное, правильное его выполнение — отнюдь не простая штука даже для инженера. Но зато в нем гарантия надежной, безопасной, успешной работы машины. Неразъемные соединения получают сваркой, клепкой, склейкой и пайкой деталей. Клепка в технике ныне почти повсеместно заменена сваркой, однако юные техники к клепке прибегают нередко ввиду ее простоты и доступности. Но делают они ее не всегда грамотно, и потому соединения часто получаются недостаточно прочными. Заклепки диаметром до 8—10 мм нужно ставить холодными, а большего диаметра — нагретыми до светло-красного каления. Заклепка а пропускается через отверстие соединяемых листов с—с (рис. 37), поддерживается снизу поддержкой (матрицей) — е, с углублением в ней по форме закладной головки — в, а сверху на выступающий конец стержня заклепки ставится обжимка р, имеющая углубление по форме и размерам затяжной головки а, показанной пунктиром в готовом соединении. При больших размерах листы предварительно сжимаются наджимным кольцом h. Расклепывать можно ударами молотка и давлением пресса. Отверстия в листах можно получить высверливанием, а также пробивкой, но она в ответственных случаях не допускается, так как около пробитого отверстия лист становится хрупким. Толщина склепываемых листов не должна превышать 4d (d — диаметр тела заклепки). Форма головки может быть сферической, потайной и полупотайной. Длина хвоста /, необходимая для осаживания всей заклепки и для образования затяжной головки, равна 1—0,7 d для потайных и /~1,3 d для других видов головок. Заклепки следует ставить из того же материала, что и соединяемые ими части, так как при разнородных металлах и наличии влаги возникают электрические токи, разъедающие металл: медные листы склепывают медными заклепками, стальные — стальными, алюминиевые —алюминиевыми, латунные — латунными. Чтобы соединение деталей было надежным, заклепки необходимо устанавливать по определенным правилам. По назначению различают следующие заклепочные швы: 1) прочные, применяемые в строительных и мостовых фермах; 2) плотные, применяемые в резервуарах и трубопроводах для жидкостей и газов при небольших давлениях (они должны обеспечить герметичность); 3) прочно-плотные, которые должны обеспечить и прочность и герметичность при больших давлениях. Заклепочные швы по конструкции делятся на: А. Швы внахлестку: а) однорядные (рис. 38—I); б) двухрядные — 1) параллельные (цепные); 2) шахматные (рис. 38—II). Б. Швы встык: а) с одной накладкой (рис. 38—III) однорядные и многорядные; б) с двумя накладками (рис. 38—IV) при параллельном и шахматном расположении заклепок. Шов встык с двумя накладками дает наилучшее распределение усилий в листе. Расстояние t между центрами заклепок по длине шва называется их шагом, расстояние а между рядами заклепок называется дорожкой. Очень важное значение для прочности заклепочного шва имеет расстояние от края шва до отверстий под заклепки и шаг заклепок. Они должны быть не меньше тех, которые указаны на рисунках 38—I и 38—IV. Для прочных швов берут следующие размеры: при однорядном шве внахлестку (рис. 38—I) диаметр заклепок до d=26 (б — толщина листа в мм), шаг t =3d, расстояние заклепки от края листа 1=1,5d. Для двухрядного шва внахлестку t =4d, расстояние между рядами a=2d. Для однорядного шва (рис. 40—IV) встык с двумя накладками d=(l,5-7-1,75)6, t =3,35d. Для двухрядного шахматного шва берут d=26; t =Ad\ a=2d (6 — толщина листа в мм). При соединении фасонных профилей отверстие под заклепки нужно сверлить так, чтобы в одной точке пересекались линии центров тяжести профилей (рис. 39—I) либо так, чтобы в одной точке пересекались осевые линии заклепок (рис. 39—II), что обычно и делают. Если заклепочные швы должны быть герметичными, то этого можно достичь: 1) прокладками из холщовых или бумажных полос, пропитанных маслом или суриком, или же из мягких металлов (напр
имер, красной меди), зажатых при склепывании между поверхностями склепываемых листов; 2) чеканкой кромок листов и головок заклепок.

Включают в себя соединения клиновые, болтовые, винтовые, шплинтовые и прочие. Клиновые соединения применяются там, где может потребоваться частая разборка частей машины. Достоинством их является малая чувствительность к пыли и грязи; недостатком — невозможность точной установки соединяемых частей. Клин удерживается на месте одним лишь трением, поэтому там, где соединение испытывает ударные или переменные нагрузки, может произойти отделение одной детали от другой и полное исчезновение силы трения. Чтобы этого не случилось, необходимо заранее принять меры: поставить еще и установочный винт. Такими винтами регулируют, например, положение установочных клиньев на суппорте токарного станка, на суппорте и столе поперечно-строгального и фрезерного станков. Винт можно закрепить гайкой. Кроме клиньев установочных, имеются также клинья скрепляющие, которые служат для скрепления частей машин. К ним относятся шпонки и предохранительные шпильки, которыми, например,ходовой валик и винт токарного станка соединены с коробкой подач. Такие шпильки изготовлены из мягкой стали небольшой прочности, и если токарь захочет снять стружку такого сечения, при котором нагрузка может оказаться непосильной для деталей станка, произойдет не поломка дорогих и сложных деталей (например, зубчатых колес), а срезание этой предохранительной шпильки. Токарь сможет сам за несколько минут тут же изготовить и установить такую шпильку взамен сломавшейся. Наиболее надежными являются клиновые врезные шпонки прямоугольного поперечного сечения. Такие шпонки ставят на валах коробок скоростей станков, автомашин и т. д., где соединяемые детали (шестерни, кулачковые муфты) требуется перемещать относительно оси вала, на котором они насажены (рис. 47). Широко применяется также плоская шпонка на лыске, зачищенной на поверхности вала (рис. 47—II). Фрикционные клиновые шпонки (рис. 47—III) наиболее подходят для пустотелых валов, где прореза-ние паза в валу сильно уменьшило бы прочность соединения. Круглые шпонки (рис. 47—IV) — они могут быть и резьбовыми — часто ставят для крепления шестерни или другой детали, расположенной вровень с торцом вала. Изготовить и смонтировать такую шпонку очень просто: шестерню нужно установить на место, а с торца, параллельно осям соединяемых деталей, просверлить отверстие между валом и шестерней на необходимую глубину. В отверстие вбить гладкий стержень или нарезать резьбу и ввернуть винт, который и станет шпонкой. В тех случаях, когда соединяемые детали приходится перемещать очень часто или требуется более надежное соединение, например в коробке скоростей автомобиля, применяют многошпоночные или шлицевые валы. Разъемное соединение деталей при помощи винтовой нарезки имеет в машиностроении наибольшее распространение. Такое соединение является наиболее надежным и простым, кроме того, оно позволяет производить точную установку деталей и любую степень затяжки (напряженности) соединения. Винты применяются не только как крепежные детали для соединения деталей машин, но и как часть кинематической пары для передачи и преобразования движения (например: 1) грузовые винты — домкраты; 2) ходовые вин- Болтовые соединения ты, обычно преобразующие вращательное движение в поступательное; 3) передаточные винты-червяки, которые преобразуют одно вращательное движение в другое — в редукторах). Различают три главных вида скрепляющих болтов: 1. Нормальный болт с головкой А и гайкой В (рис. 48—I); 2. Глухарь с головкой А, но без гайки, завинчиваемый своим телом в одну из соединяемых деталей (рис. 48—II) и 3. Шпильку (штифт), также завинчиваемую в одну из соединяемых деталей, но имеющую на другом конце нарезку и гайку В (рис. 48—III). К скрепляющим болтам относятся и фундаментные болты, с помощью которых станки, двигатели и прочие машины крепят к полу или стенам. Чтобы установить такой болт, в стене или полу нужно просверлить отверстие необходимой глубины (рис. 49), заложить в него болт и залить отверстие свинцом, цементом, гипсом или алебастром. Если болт работает на сдвиг, то он должен быть плотно пригнан к отверстию: его нужно тщательно обточить, слегка смазать и легкими ударами молотка загнать в аккуратно развернутое отверстие. . Установочные и стопорные болты (рис. 50) служат для установки и закрепления деталей (колец, муфт и т. п.) на валах. Они отличаются друг от" друга не только формой головки, но,
главное, формой нажимного конца. Конец нажимного болта должен быть твердым, поэтому его следует закалить или цементировать. Болты могут быть черные, получистые и чистые. У первых и вторых стержень необработан, и они входят в отверстие с зазором, но у вторых с внутренней стороны подрезана головка. Чистые имеют обточенный стержень и головку. Прочность болта в значительной мере зависит не только от качества нарезки, но и от характера проточки — она не должна иметь прямых и острых углов, так как в них происходит концентрация внутренних напряжений, которые сильно ослабляют сечение. Гайки, предназначенные для крепления деталей, в зависимости от назначения имеют различную форму: гайка- «барашек» (рис. 51—I) применяется там, где не требуется сильноезатягивание (например, в слесарной ножовке). Для предупреждения просачивания пара или жидкости ставят глухую гайку (рис. 51—V) с мелкой нарезкой и прокладкой из кожи и резины. На рис. 53—II показана корончатая гайка, а на рис. 53—111 и 53—IV— круглые гайки с отверстиями под радиусный и торцовый ключи. Обычный гаечный ключ применяется для гаек, имеющих стандартные 6, а также 4 и 2 грани. Шайбы обычно бывают круглыми, но применяются и квадратные. Шайбу подкладывают под гайку, а иногда и под головку болта. Без шайбы нельзя обходиться в следующих случаях: 1. Когда одна из соединяемых деталей сделана из мягкого материала — дерева, кожи, резины; 2. Когда поверхность прилегания соединяемой детали фигурная или наклонная к оси болта; 3. Когда отверстие для болта значительно больше его диаметра. В процессе работы из-за деформации и вибрации часто происходит постепенное ослабление болтового соединения, и соединенные детали могут в конце концов даже отойти друг от друга. Поэтому в машинах и механизмах большое значение имеют гаечные замки, назначение которых — воспрепятствовать ослаблению болтового соединения. Замки особенно необходимы на быстродвижущихся частях машины, где ослабление гайки вследствие неизбежных ударов наиболее вероятно, а обнаружить это ослабление на ходу машины невозможно. Замков придумано очень много. Одни из них основаны на увеличении трения, другие задерживают гайку при помощи добавочных деталей. К первым (рис. 52) относятся: контргайка (I), гайка Палиссера (II) — конусная с разрезом, разрезная гайка с шурупом (III), разрезная шайба — шайба Гровера (IV). Из вторых наибольшее распространение имеют разводные шплинты (V) и корончатые гайки (VI). Разводные шплинты и лежачие замки гораздо надежнее. Они удерживают гайку в определенном положении нажатием твердых частей. Шплинт изготавливается из сложенной вдвое стальной проволоки полукруглого сечения. Для него сверлится отверстие, а затем концы шплинта, выступающие наружу, разводятся в стороны. Отверстие может быть просверлено либо только в теле болта или же через гайку и болт. Иногда ставится корончатая гайка (4) с прорезями для шплинта в добавочной кольцевой части. Когда необходимо закрепить гайку, а никаких замков нет, то можно поступить так: поставить на резьбу винта у торца гайки керн или бородок и ударить молотком. Образуется вмятина, которая и будет препятствовать самоотвинчиванию гайки. А когда потребуется снять гайку, то замятое место придется запилить.