Техника - молодёжи 1999-09, страница 17

ПРЕЗЕНТАЦИЯ

Техника по образу и подобию живой природы — тема не новая, в том числе для «ТМ». В двух сравнительно недавних публикациях «Человек не оправдал доверия машины?» и «История техники: биомеханическая глава» (№ 4 и 9 за 1997 г.) свою точку на человеческий подход к технобиосфере изложил биолог Арда-лион Киреев: «Два научных направления (биомеханика и бионика) в буквальном и переносном смысле идут навстречу друг другу и., .не встречаются». Другими словами, биомеханика, изучающая живое тело как механизм, и бионика, изучающая механизм как живое тело, расходятся друг от друга по мере углубления своих предметных знаний. Эти материалы вызвали живейший отклик среди читателей. Например, кандидат технических наук В.Кисляков из г.Озерска Челябинской обл. исходит из задачи, что техносфера должна стать частью биосферы и подчиниться ей:

Странные вещи иногда встречаются в проектах. Проверочные | четы слабонагруженных узлов машин показывают невероятно завышенный запас прочности: 1000-крат-ный, а то и больше. Обнаружив однажды в расчетах коэффициент

запаса около 10 тыс., я спросил проектанта, почему же столь солидна загрузочная рука для колбы электролампы? Ответ: «Рука потеряет жесткость, прогнется и начнет вибрировать» — казался логичным и оправдывал перерасход материала.

Прочная неустойчивость

Как ни парадоксально, но жесткость не всегда является гарантией надежности детали. И даже наоборот. Достаточно небольшой трещины в жесткой, но хрупкой детали, как мгновенно происходит полное разрушение. Высокая жесткость неравнозначна высокой прочности, и особенно при ударных нагрузках. Перефразируя известную пословицу, можно сказать: где жестко, там и рвется. Упругие элементы деталей машин, податливость которых демпфирует гигантские дина

мические силы, спасают механизм от разрушения. Но, как правило, механизмы, передающие движение исполнительным ганам станков и машин, от широко распространенного кулачкового до кривошипно-ползунного, имеют жесткие звенья. Редкое исключение — упругий шатун, описанный во 2 томе семитомного справочника «Механизмы» И.И.Артоболевского. Но оказывается, можно создать целый класс упругих механизмов, использующих потерю устойчивости для передачи движения.

Впервые вопрос устойчивости стержней и пластин рассмотрел и математически обосновал в 1744 г. Л.Эйлер. Знаменитый математик рассчитал критическую нагрузку, при которой стержень прогибается — теряет устойчивость. Эйлер показал, что тело может иметь несколько форм устойчивости, изгибаясь по синусоиде с двумя, тремя и более полуволнами.

Возьмите стальную линейку, поставьте ее вертикально на стол и нажмите на ее свободный конец. Линейка изогнется. Вот и готов простой механизм. Его можно использовать для перемещения толкателя. В реальном механизме концы пластины из упругой стали крепятся шарнирно в стойке и в ползуне (рис. 1, а). При ходе ползуна пластина прогибается под дейст

«Вперед к природе!» в отличие от вольтеровского «Назад к природе!». Он формулирует пять признаков живой природы, по которым идет и эволюция техники: многоконтактность (пальцы, щупальцы), наименьшие контактные напряжения, композитность (многоструктурность) материалов, предварительная напряженность (растяжение — тургор или сжатие) и аккумуляция энергии. Проявление этих признаков в механизмах Кисляков показывает на примере волновых зубчатых передач. Главный вывод, который он делает: будущее человечества — в слиянии живой и неживой природы. Мысль весьма интересная и неординарная! А потому считаем полезным предложить вашему вниманию выдержки на ту же тему из книги профессора Ю.М.Ермакова «От древних ремесел к технологиям будущего», которую редакция «ТМ» выдвинула на конкурс грантов Экологического фонда им. В.И.Вернадского 2000 г.

вием силы сжатия и своим горбом перемещает толкатель. Предварительное сжатие пластины исключает зазоры в местах контакта. Обратите внимание на благоприятное распределение напряжений в пластине: ее сжатие ползуном компенсируется растягивающим напряжением от действия толкателя. И чем выше волна, тем выше жесткость изогнутой пластины. Это и есть высшая гармония работающей конструкции. Вот почему предварительно напряженные детали и узлы широко используются в строительстве. Ленточный механизм являет собой как бы арочный мост в миниатюре. И законы распределения сил в нем соответствуют строительной механике. В этой связи небезынтересно отметить проект арочного моста через реку Неву, предложенный И. П. Кули-биным в 1776 г.

По высочайшему повелению императрицы Кулибину было разрешено построить и испытать на суше модель моста. На эти цели выделили тысячу рублей Иван Петрович, бывший в то

Рис. 1. Для пластины или ленты Не найдутся конкуренты. Гибкость их — мотай на ус — Не порок, дружок, а плюс!

время смотрителем мастерских Академии наук, пришел к академику Эйлеру и попросил его проверить «математическими средствами» чертеж конструкции, найденной опытным путем. Эйлер подсчитал, что, если модель выдержит тяжесть вдесятеро больше собственного ее веса то мост в натуральную величину, без сомнения, годен.