Текст книги "Большая энциклопедия техники"

Амортизатор

Амортизатор (от фр. amortir – «ослаблять», «смягчать») – устройство для смягчения ударов и гашения колебаний. Амортизаторы широко применяются практически во всех видах транспорта: автомобильном, железнодорожном, авиационном. В автомобильном транспорте применяются самые разнообразные амортизаторы – от пружинных до гидравлических, причем их размеры и конструкции значительно различаются между собой: на легковые автомобили ставятся амортизаторы пружинные небольших размеров, а на грузовые – в зависимости от их грузоподъемности. На городских автобусах, где загрузки постоянно меняются, причем даже в течение рейса в часы пик, амортизаторы ставятся в одном узле с пневморессорами, что обеспечивает два эффекта:

  1) комфортность поездки пассажиров;

  2) смягчение от ударов на неровностях дороги, воспринимаемых корпусом автобуса.

В троллейбусах и трамваях также применяются соответствующие амортизаторы – пружинные и гидравлические. В железнодорожном транспорте используются амортизаторы разных видов – на грузовых вагонах, платформах, полувагонах, спецвагонах (думпкарах, бункерного типа и других), цистернах ставятся в основном пружинные амортизаторы, рассчитанные на эксплуатацию при разных температурных режимах в пределах от -75 до +60 °С. В пассажирских железнодорожных вагонах применяются пружинные амортизаторы двойные (внутри большого амортизатора-пружины ставится вторая пружина меньшего размера) подвагонные, а между вагонами устанавливаются гидравлические амортизаторы в сочетании с пружинными – так называемые тормозные стаканы. Такие комбинированные амортизаторы крепятся с двух сторон пассажирских вагонов для смягчения ударов при торможении поезда и при наборе скорости в пути. В вагонах метрополитенов также используются амортизаторы – подвагонные пружинные и межвагонные пружинно-гидравлические. Амортизаторы также широко применяются в авиации – гражданской и военной всех видов и типов. Например, в вертолетах применяются амортизаторы однокамерные и двухкамерные гидравлические.

Однокамерный амортизатор вертолета состоит из:

  1) цилиндра;

  2) штока;

  3) камеры с азотом.

Амортизатор имеет:

  1) полость с жидкостью;

  2) центральное отверстие;

  3) уплотнение во второй полости, установленное между цилиндром и штоком.

При ударах и колебаниях цилиндра (во время приземления вертолета) относительно штока жидкость перетекает из первой полости в камеру через центральное отверстие. При этом благодаря сжатию азота в камере гасятся удары. Сравнительно медленное перетекание жидкости приводит к поглощению энергии удара или колебаний.

Амортизатор вертолета в двухкамерном исполнении имеет расположенные последовательно один в другом:

  1) шток;

  2) второй шток;

  3) цилиндр.

Амортизатор состоит из:

  1) камеры низкого давления;

  2) полости с жидкостью;

  3) камеры высокого давления;

  4) второй полости с жидкостью;

  5) двух уплотнений, установленных между цилиндрами;

  6) специального клапана;

  7) центрального отверстия во втором штоке;

  8) иглы специальной конструкции;

  9) боковых отверстий в клапане и боковых отверстий во втором штоке.

Взаимодействие между камерой высокого давления и второй полостью с жидкостью происходит через специальный клапан. При посадке вертолета сначала сжимается азот в камере низкого давления, затем происходит перетекание жидкости из второй полости в камеру высокого давления, проходя между иглой и центральным отверстием во втором штоке, при этом отжимается специальный клапан (подпружиненный). Далее боковые отверстия в клапане при его отжатии оказываются расположенными напротив боковых отверстий второго штока. При снятии нагрузки жидкость под давлением сжатого азота в камере высокого давления перетекает обратно во вторую полость. В исходное положение цилиндр возвращается в замедленном режиме из-за перетекания жидкости через небольшие отверстия, при этом клапан закрыт и не пропускает жидкость во вторую полость. Азот в амортизатор в данном варианте подается через специальный канал. Между подвижными звеньями вертолетного амортизатора второго варианта для предотвращения их относительного проворота устанавливают шлиц-шарнир – два звена, соединенных шарнирно между собой и с перемещаемыми звеньями – двумя штоками.

Архимедов винт

Архимедов винт определяется чаще всего как архимедов червяк, применяемый в червячных передачах различных механизмов.

Архимедов винт.

Архимедов винт, или червяк, выполняется по принципу архимедовой спирали – траектории точки, равномерно движущейся по прямой, совершающей равномерное вращательное движение вокруг одной из своих точек.

Архимедова спираль, по которой изготавливается червяк, может быть представлена как частный случай удлиненной эвольвенты окружности.

По архимедовой спирали получается профиль витка в торцовом сечении одного из многих видов червяка червячной передачи, которая применяется в приводах различных механизмов с редким и кратковременным включением.

Червячная передача представляет собой механизм для передачи вращения между валами со скрещивающимися осями посредством червяка (т. е. архимедова винта) и сопряженного с ним червячного колеса. Цилиндрический архимедов винт (или цилиндрический червяк) отличается от других видов, в частности от эвольвентного, прямолинейным профилем в осевом сечении.

Архимедов винт или червяк используется в червячных передачах в тех случаях, когда требуется значительное понижение угловой скорости при механической обработке заготовок или деталей на токарно-винторезных станках специального назначения.

Баба

Баба – так определяется тяжелая металлическая болванка цилиндрической формы, являющаяся важной составной частью сваезабивочного механизма, используемого в строительстве для забивки свай под фундамент какого-либо сооружения (жилого дома или производственного здания и др.).

В указанном механизме крепление бабы производится по-разному:

  1) на тросах с цепями, к которым прикреплена баба (т. е. тяжелая металлическая болванка);

  2) на направляющих сваезабивочного механизма.

В первом варианте баба поднимается механической лебедкой на определенную высоту, а затем трос с цепью (на которой подвешена баба) стравливается, т. е. осуществляется свободное падение бабы с высоты на верхнюю часть сваи, забиваемой обычно в рыхлый грунт (например, в песчаный с опокой). После удара бабы по свае ее поднимают и снова бросают вниз, стравливая трос с цепью. Во втором случае баба совершает поступательно-возвратное движение по направляющим сваезабивочного механизма, при этом производит удары по свае. Движение бабы обеспечивается работой электродвигателя или двигателя внутреннего сгорания. В первой половине ХХ в. на стройках Советского Союза применялись сваезабивочные механизмы, работающие на двигателях внутреннего сгорания (дизельных) и с цепным креплением бабы-болванки к лебедке. Во второй половине ХХ в. в строительстве стали применяться сваезабивочные механизмы с бензиновым двигателем и креплением бабы к направляющим, по которым болванка совершала поступательно-возвратное движение в процессе забивания сваи в грунт.

Байонет

Байонет (от фр. baionnette – «штык») – соединение охватываемой детали с выступом, входящим в паз охватывающей детали. Такое соединение осуществляется путем осевого перемещения и относительного поворота соединяемых деталей. Байонет использован в качестве замка, соединяющего детали. Первая деталь имеет паз, взаимодействующий с выступом детали. После сборки детали разжимаются пружиной, и в результате этого действия выступ стопорится в пазу. Еще байонет может быть использован в качестве зажима. Заготовка прижимается к стойке специальной деталью, перемещаемой в неподвижной охватываемой конструкции. Паз имеет осевой и винтовой участки. Последний обеспечивает зажим деталей с большим осевым усилием:

Fx = Ft / [tg(γρ)],

где Ft – окружное усилие, приведенное к выступу; γ (гамма) – угол винтовой линии; ρ (ро) – угол трения.

Для исключения самопроизвольного отжатия байонета выполняют условие самоторможения – γ < ρ.

Балансир

Балансир (фр. balancier – «качать», «уравновешивать») – двуплечий (редко одноплечий) рычаг для передачи усилий в машинах, совершающий качательные движения около оси его опоры. Классическим примером балансира является балансирная подвеска в автомобильной и тракторной технике, представляющая собой устройство, связывающее два моста автомобиля или колесного трактора с рамой и обеспечивающее их зависимое качание относительно рамы. Балансир в данном случае представляет собой два симметрично расположенных моста по разные стороны машины (или колесного трактора). На мостах устанавливаются колеса, кроме того, каждый мост с помощью коромысел шарнирно соединен с рамой машины или трактора (колесного). Коромысла в первом приближении и являются плечами балансира – при качании машины или трактора они обеспечивают мостам возможность перемещаться вертикально относительно рамы (т. е. балансировать).

Другой пример балансира – очень простое устройство – балансировочная головка с самоустанавливающимися грузами, которая устанавливается в специальном балансировочном станке.

Бегуны или бегунки применяются в различных механизмах и станках, имеют весьма простое устройство, крепятся жестко к осям и валам (в большинстве случаев) или перемещаются по осям и валам, имеющим специальные направляющие. В последнем случае бегуны или бегунки крепятся к тросикам и фиксируются на них – при наматывании тросика на барабан лебедки бегуны или бегунки совершают поступательновозвратное перемещение, выполняя при этом определенную работу, например по съему готовой детали с конвейера станка-автомата. Бегуны также применяются для обмятия цемента при его разгрузке. Такие бегуны представляют собой стальные диски толщиной 30—40 мм и диаметром 150—160 мм, установленные на эксцентриковых осях, шарнирно соединенных с валом, который выполнен в виде трубы. Вал приводится во вращательное движение от другого, цельнометаллического ведущего вала через коническую передачу. Бегуны, приводимые в движение эксцентриковыми осями, перемещаются по слою цемента, при этом они самоустанавливаются в зависимости от высоты слоя цемента. Для выгрузки цемента рядом с бегуном установлен скребок, поднимающийся или опускающийся с помощью ползуна. Движение от ползуна передается через первый рычаг, тягу, второй рычаг и шатун, расположенный рядом с бегуном. Второй рычаг в этом механизме шарнирно соединен с кронштейном. Таким образом, бегуны совершают так называемое планетарное движение в указанном механизме для разгрузки цемента.

Бесступенчатая передача – это такой вид передачи в каком-либо станке или механизме, когда движение от двигателя (электрического или внутреннего сгорания – бензинового) передается не через коробку передач, а непосредственно от оси двигателя к исполнительному механизму, например валу токарного станка. В этом случае применяются двигатели так называемого реверсивного типа (т. е. имеют устройство, варьирующее скорость вращения оси двигателя – от медленного до быстрого, по необходимости, предусмотренной технологическими нормативами выполнения какой-либо производственной операции).

Блок

Блок (от англ. block, нем. Block, фр. bloc) – колесо с желобом по окружности для цепи, троса, канаты или капронового прочного шнура – широко применяется в подъемных механизмах всех видов: лебедках, полиспастах, талях, подъемниках, кранах малогабаритных типа «Пионер», кран-балках, кранах: башенных (в том числе типа 30 АХЛ), козловых, мостовых.

Соответственно виду и типу подъемного механизма блоки в виде колеса с желобом по окружности имеют разные размеры: толщины от 20 до 60—80 мм и более и диаметры от 100 до 300 мм и более, при этом радиусы желоба также различаются – от 10 до 30—60 мм.

Блоки выполняются чаще всего из специальных сплавов – устойчивых к перепадам температур от -50 до +70 °С, а также обладающих хорошей износостойкостью и прочностью.

Болт

Болт (от нем. Bolt (e) – «крепежная деталь») – крепежная деталь в виде металлического стального стержня с головкой (четырех-, шестигранной или полукруглой) и резьбой, на которую навинчивают крепежную чайку. Болты имеют резьбу полную или частичную с учетом толщины соединяемых деталей.

Болты подразделяются на:

  1) мебельные (с полукруглой головкой) для соединения крупных мебельных конструкций;

  2) железнодорожные специальные для крепления рельс, шпал, стрелочных переводов;

  3) высокопрочные специальные из нержавеющей стали (в том числе марки 40 Х, 45 Х, 35 Х и других) для крепления карданных валов к редукторам (автомобилей, троллейбусов, трамваев, вагонов метрополитена, пассажирских вагонов, вагонов-ресторанов, тракторов, танков и различной спецтехники).

Болты, изготовленные из таких марок стали как 10, 20, 25, 35, 30 ХМА, применяются во фланцевых соединениях при прокладке различных трубопроводных систем – магистральных (трубы большого диаметра и болты под фланцы также используются больших диаметров – от 20 до 40 мм и более – по заказам потребителей) и внутри городских, внутриквартальных (болты в этих системах используются диаметром от 10 до 24 мм и более). Кроме того, в строительных работах часто применяются специальные анкерные болты, изготавливаемые строго по заказам потребителей. Болты с полукруглой головкой широко применяются при изготовлении:

  1) железнодорожных грузовых вагонов, у которых стенки обшиваются досками;

  2) деревянных кузовов грузовых автомобилей, полуприцепов, прицепов тракторных и автомобильных и др.

В целом, болты – самая распространенная в различных болтовых соединений крепежная деталь, применяющаяся во многих механизмах, машинах и различном оборудовании – от простого до самого сложного.

Борштанга

Борштанга – приспособление, часто применяемое при различных работах на токарно-винторезных станках, в частности вращающиеся борштанги используют для растачивания заготовок крупных размеров и сложной формы, которые трудно закрепить на планшайбе универсального токарно-винторезного станка. На таких борштангах (они похожи на бытовые скалки) устанавливаются резцы, а заготовка крепится на суппорте станка. В данном варианте первая борштанга с черновым и фасочным резцом устанавливается в корпусе вращающегося центра на месте центра задней бабки станка, а вторая, регулируемая борштанга, фиксируется в шпинделе передней бабки (этого же станка). Во второй борштанге закреплен чистовой резец (приходной или расточной) посредством специальной державки (эта державка монтируется в корпусе второй борштанги на оси). После установки и закрепления заготовки на суппорте токарного станка включают пневматический цилиндр задней бабки, и первая борштанга конусным отверстием плотно заходит на конус второй борштанги, соединяя их в одно целое. В целом две борштанги представляют собой комбинированную борштангу, которая отличается высокой надежностью в работе.

Вал

Вал (деталь машины) – металлический стержень, установленный в опорах так, что может вращаться, предназначенный для передачи вращающего момента между деталями, закрепленными на нем. Передача вращающего момента – главная особенность вала, отличающая его от оси – металлического стержня цилиндрической формы (т. е. детали аналогичной конструкции). Вал, как и ось, передает на опоры, в которых он закрепляется, радиальные и осевые силы. Вал в зависимости от конструкции называется:

  1) кривошипным – с одним или двумя кривошипами;

  2) коленчатым – с одним или несколькими коленами;

  3) кулачковым – с утолщенной частью в виде кулачка различной формы;

  4) эксцентриковым – подобен кулачковому, только кулачок выполнен в виде эксцентрика;

  5) телескопическим – составленным из подвижных в осевом направлении деталей.

Вал может быть сплошным или полым, со шлицами, с фланцем на конце и другими элементами. Особую разновидность представляют гибкий вал и карданный вал, которые позволяют передавать вращающий момент между несоосными и установленными с перекосом деталями. (Примечание: вращающийся момент – мера внешнего силового воздействия на вращающееся тело, изменяющего угловую скорость, обозначают буквой Т и измеряют в Нм.)

Вал отбора мощности – металлический цилиндрической формы (преимущественно) стержень, служащий для передачи вращения от какого-либо двигателя (электрического, бензинового, дизельного и др.) исполнительному механизму, при этом происходит отбор мощности, создаваемой двигателем. Вал отбора мощности может иметь прямое соединение с исполнительным механизмом, например, при наличии бесступенчатой передачи – от реверсивного электродвигателя к шпинделю токарно-винторезного станка. В другом варианте вал отбора мощности имеет выход (т. е. соединение) на редуктор с шестереночно-зубчатой передачей, от которого через другой вал вращение передается исполнительному механизму (например, во многих моделях токарных станков старого образца, выпущенных советскими предприятиями в 70—80-х гг. ХХ в.) в виде шпинделя и винтового вала подачи суппорта. В автомобилях, тракторах всех видов и типов также имеется вал отбора мощности, соединенный с двигателем внутреннего сгорания. В этом случае вал отбора мощности соединяется с редуктором, от которого через другой вал (карданный) вращение передается на мост (или мосты – передний или задний), обеспечивающий вращение колес и поступательное движение автомобиля (или трактора и т. д.). Вал отбора мощности имеется также в тепловозах (всех типов и видов), электровозах, железнодорожных мотодрезинах, электричках, в составах метрополитена. Соответственно мощности двигателей (электрических и внутреннего сгорания) вал отбора мощности имеет исполнение с учетом всех особенностей объекта применения. Но главное требование к валу отбора мощности – прочность, способность выдержать определенные силовые нагрузки (особенно силу крутящего момента), а также температурные перепады в климатических условиях России. Поэтому вал отбора мощности изготавливается из специальных высококачественных сплавов и при этом проходит предварительное испытание на вибростендах, помещенных в особые камеры, где температурный режим меняется от -70 до +60 °С (т. е. вал отбора мощности испытывают в условиях, приближенных к условиям эксплуатации).

Вальцы

Вальцы – полые металлические цилиндры с гладкой поверхностью, широко применяются в резинотехнической промышленности и в производстве пленок из полиэтилена, полистирола и других пластических масс. Формирование указанных пленок осуществляют путем непрерывного выдавливания пластической массы через щель экструдера на вальцы. После вальцов пленка через ролики идет на приемное устройство, где осуществляется намотка на специальную бобину. Применение вальцов позволяет получать полиэтиленовую пленку толщиной от 50 до 200 мм (аналогично получают пленку и из других пластических масс). В резинотехнической промышленности для придания будущему изделию из каучука (или резиновой сырой смеси) определенной формы и приготовления смеси для формования и последующей вулканизации производят пластификацию каучука путем разминания его на теплых гладких вальцах. Зазор между вальцами устанавливается в соответствии с требованиями технологического процесса по каждому виду резинотехнических изделий.

Ванкеля двигатель

Ванкеля двигатель – роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, был изобретен в 1957 г. немецким конструктором Ф. Ванкелем (ФРГ). Ротор такого двигателя размещен внутри цилиндра, профиль которого выполнен по эпитрохоиде. (Примечание: эпитрохоида – от греч. epi – «на», «над» + trochoeides – «кругообразный» – кривая, описываемая точкой, жестко связанной с окружностью, которая катится по наружной стороне другой окружности.) При этом ротор двигателя установлен так, что он может вращаться на эксцентриковом валу, и соединен жестко с зубчатым колесом. В свою очередь это колесо взаимодействует с другим колесом – неподвижным. Во время работы двигателя Ванкеля ротор с первым колесом обкатывается по второму колесу – неподвижному, при этом его грани скользят по поверхности цилиндра, отсекая переменные объемы камер. Впуск рабочей смеси (бензиновой) осуществляется по специальному каналу, воспламенение смеси осуществляется от свечи зажигания, а выпуск обработанных газов происходит через другой канал. В двигателе Ванкеля обычно применяется трехгранный ротор, а отношение чисел зубьев колес подвижного (первого) и неподвижного (второго) подбирают в соотношении 3/2.