Инженер начинается в шлоле

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.

Инерцией тела называют его свойство сохранять состояние покоя или прямолинейного и равномерного движения. Любому изменению скорости тело оказывает сопротивление. Это сопротивление обычно называют силой инерции. Она зависит только от массы тела. Чтобы привести в движение тело, находящееся в покое, например снаряд, вложенный в ствол орудия, необходимо приложить силу. В стволе ее создают пороховые газы. Они давят на снаряд только до тех пор, пока он движется внутри ствола. В это время снаряд, обладая инерцией, противодействует газам. Взаимодействие газов со снарядом прекращается, как только он вылетит из ствола. Однако благодаря инерции снаряд продолжает лететь до тех пор, пока его не остановят силы сопротивления среды. В данном случае инерция проявляется двояко: во время движения снаряда внутри ствола она противодействует его разгону до необходимой скорости, после же вылета из ствола именно благодаря инерции снаряд летит, преодолевая сопротивление среды. С силами инерции мы встречаемся и на транспорте: когда автомобиль трогается с места или разгоняется, водителя и пассажиров инерцией прижимает к сиденью, а когда перед движущейся машиной возникает неожиданное препятствие и водитель резко тормозит или сворачивает в сторону, силы инерции стаскивают пассажиров с сидений или прижимают к боковой стенке кузова. А если стенку убрать, то инерция способна вообще вышвырнуть пассажира из кузова. В школьной мастерской силы инерции особенно заметны при работе строгального станка: в конце хода ползуна, когда меняется направление его движения, происходит удар, который сотрясает и станок и даже его фундамент. При этом ослабевают соединения деталей, усиленно срабатываются детали кулисного механизма. Большой износ деталей может привести к их поломке. В этом случае ползун слетит с направляющих. Поэтому правила техники безопасности предписывают во время работы стоять только сбоку от станка. При работе токарного станка вибрация, вызванная силами инерции, особенно ощутима при обработке крупных несимметричных деталей, устанавливаемых на планшайбе. В этих случаях необходимо применять уравновешивающие контргрузы. При современном уровне развития техники в быстроходных машинах силы инерции в десятки и сотни раз превышают вес движущихся деталей. Эти силы создают дополнительные нагрузки на детали, дополнительные силы трения, вибрацию машин и фундаментов. Известно немало случаев, когда от действия центробежных сил ломались отдельные детали машин, разлетались маховики, диски турбин, шлифовальные круги. Поэтому детали, подвергающиеся действию значительных сил инерции, необходимо усиливать. Но делать это нужно не путем увеличения сечения деталей, что приведет к увеличению их массы (а значит, и сил инерции тоже), а путем применения более прочных материалов и придания деталям такой формы, которая наиболее рациональна с точки зрения расположения массы по отношению к оси вращения. Примером правильного выбора формы служит колесо центробежного компрессора авиационного двигателя и шкив ведущего вала фрикционного пресса (рис. 9). Колесо компрессора делает большое число оборотов, и потому большую часть массы колеса располагают ближе к оси вращения. Фрикционному прессу приходится преодолевать сопротивление металла. Для этого нужна большая сила. Ее получают, используя инерцию приводного шкива ведущего вала пресса. Конструкция шкива такова, что большая часть массы расположена на максимально возможном удалении от оси вращения. Пока вал вращается вхолостую, двигатель сравнительно небольшой мощности разгоняет шкив, имеющий значительную массу. Во время рабочего хода пресса сопротивление деформируемого металла тормозит вращение шкива и возникающие при этом силы инерции прибавляются к силе, развиваемой двигателем, помогая ему справиться с «упрямым» материалом. Если понаблюдать за работой пресса, то по изменению числа оборотов шкива видно, как возрастает при холостом ходе и уменьшается в момент прессования сила инерции. На рисунке 10 изображен маятник Максвелла, который служит для демонстрации перехода потенциальной энергии в кинетическую и наоборот. Задание № 8. Не меняя массы диска, изменить его форму так,чтобы максимально увеличить период колебаний маятника.

Детали машин делают из заготовок. Заготовки — это либо куски материала стандартного профиля, либо черновые болванки — отливки, поковки, штамповки тех деталей, которые предстоит изготовить. Чтобы получить деталь нужной формы и размеров, заготовку обрабатывают вручную или на станках. Обработка обязательна для всех сопрягаемых поверхностей, но обычно ей подвергают и «свободные», ни с чем не соприкасающиеся поверхности. Трущиеся друг о друга поверхности обрабатывают особенно тщательно. Ручная обработка деталей невыгодна. И не только потому, что она длительнее по времени, но и потому, что требует от работающего большего умения и мастерства. Значит, ручную обработку надо стараться свести к минимуму или устранить совершенно. Установленные в школьной мастерской станки (токарный, фрезерный, сверлильный и др.) гораздо более универсальны, чем кажутся на первый взгляд. Так, на токарном станке можно не только точить и сверлить заготовку, но и фрезеровать, строгать, обрабатывать плоскости, шлифовать и выполнять другие операции. Надо лишь основательно познакомиться со станками. Кроме того, универсальность станков можно повысить, если оснастить их различными приспособлениями. Тогда почти любую деталь, задуманную в процессе конструирования, удастся легко и быстро изготовить на станке собственными силами. Приступая к обработке детали на станке, надо стараться закрепить заготовку так, чтобы можно было проводить все необходимые измерения без снятия детали со станка. Это помогает быстрее завершить обработку детали, а часто просто необходимо по технологии, например, когда деталь изготавливается из прутка на токарном станке. Стоит снять пруток для измерений со станка, и это сразу же приведет к нарушению его соосности в патроне станка, то есть к заведомому браку. Начинающих инженеров чаще всего подводит забывчивость. Они снимают незаконченную деталь со станка, а повторно установить ее в исходное положение не удается. Деталь либо приходится переделывать, либо выбрасывать.