Инженер начинается в шлоле

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.

качения рассказано в разделе «Детали и передачи вращательного движения». Последний вид трения — трение покоя — проявляется в тех случаях, когда тело неподвижно. Стремясь переместить это тело по поверхности другого, мы и будем преодолевать трение покоя. Сила трения покоя проявляется в местах соприкосновения неподвижных тел с поверхностью, на которой они находятся. Например, между нижней поверхностью тяжелого ящика и поверхностью, на которой он стоит, или линией соприкосновения колеса железнодорожного вагона и рельса. Большая сила трения покоя мешает, например, сдвинуть с места шкаф с книгами, его приходится сначала опустошить и тем силу трения уменьшить, а затем уж двигать. Иногда малая сила трения может создать большие неприятности и даже привести к печальным последствиям. Например, на скользкой дороге ведущие колеса автомобиля проскальзывают (буксуют), и машина становится плохо управляемой, не может преодолеть даже незначительный подъем. Если же на дороге возникнет неожиданное препятствие и водитель резко нажмет на тормоз — колеса перестанут вертеться, но машина сразу не остановится, а будет скользить — пойдет юзом. Поэтому при экстренном торможении машину нередко заносит в кювет, разворачивает поперек дороги, ставит на пути движения других машин, переворачивает набок и даже вверх колесами. Таким образом, малая сила трения для транспорта один из источников дорожных происшествий. Плохое сцепление подошв обуви с дорогой вовремя гололеда опасно и для пешеходов. Поэтому для повышения коэффициента трения дороги и тротуары посыпают песком, на трамваях и локомотивах устанавливают песочницы, из которых песок высыпается на рельсы. Увеличение силы трения важно не только для создания безопасности на улицах. Оно необходимо и для успешной работы станков и машин. При недостаточном трении будут проскальзывать приводные ремни, окажется мало эффективной фрикционная передача, станут ненадежными тормозные устройства. Для повышения коэффициента трения плоскоременной передачи увеличивают натяжение ремня, посыпают его канифолью, устанавливают натяжные устройства; где это возможно, заменяют плоскоременную передачу — клиноременной, для тормозов подбирают материалы с большим коэффициентом трения.

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.