Юный техник - для умелых рук 1965-07, страница 6

Стоит рассмотреть обработанную поверхность в микроскоп, и мы увидим, что она сплошь покрыта бугорками. Если провести одной такой поверхностью по другой, бугры неизбежно будут скалываться. Это связано с большой затратой силы и, притом, на что! На износ деталей машины.

Борятся с этим при помощи смазки.

Машинное масло, попав в узкий зазор между трущимися частями, особенно если оно попало туда под давлением, заполняет углубления в их поверхности, обволакивает бугорки. Оно как бы становится посредником между этими поверхностями. Дело сводится уже не к трению твердых материалов между собой, а к трению между слоями масла, из которых те, которые ближе к вращающейся поверхности, увлекаются ею во вращение, а чем дальше от нее — тем медленнее движутся.

Масло налито в поддон двигателя — картер; над ним проносятся колена вала, разводя в масляном озере большое волнение. Во время работы двигателя он внутри весь заполняется масляным туманом. Масло заплескивается снизу даже в цилиндр, где поршни растирают его по его внутренней стенке. Это — смазка разбрызгиванием.

Однако опоры (подшипники) коленчатого вала, нижние головки шатунов, сидящие на колене вала, и верхние — на поршневом пальце, так же находящиеся в отдельной коробке распределительные шестерни, надежно смазаться при этом не могут. Поэтому смазка производится и под давлением.

На дне масляного озера масло через сетку, которая частично задерживает попавшие в масло металлические крошки и сгустки, втягивается в масляный насос. Он представляет собой две шестерни в тесной коробке. Ведущую шестерню вращает нижний конец того валика, который в прерывателе вращает шайбу, а в распределителе — ротор. Втянутое в насос масло попадает в углубления между зубцами и вдоль боковой стенки выносится по ту сторону входа. Вынести его обратно шестерни не могут, так как, когда их зубцы опять встречаются, в каждое углубление между зубцами заходит зубец Другой и выдавливает масло. Под давлением масло бежит по трубке вверх, а дальше, по трубкам и каналам, просверленным в металле, оно подается непосредственно к местам, где происходит трение. Оттуда оно каплями падает обратно.

Естественно, что масло постепенно засоряется. Попавшие в него посторонние частицы осаждаются на дне картера. А другие остаются в фильтрах, через которые масло прогоняет насос. Там оно продавливается через картонные пластинки, в которых эти примеси застревают. Время от времени масло приходится менять, да и фильтры тоже.

К чему же сводится все управление двигателем в пути! К работе одной педалью газа. Все остальное, применяясь к условиям его работы, автоматически делают умные и точные механизмы и приборы.

Итак, рабочий процесс полностью обслужен. Для этого пришлось, кроме шатунно-кривошипного механизма, ввести в действие целый ряд механизмов и приборов, из которых один готовит двигателю питание, смешивая бензин с воздухом и составляя горючую смесь. Другой открывает и закрывает входы и выходы камер, в которых смесь вспыхивает и сгорает. Третий работает подрывником, четвертый проникает во все опасные и тесные места между вращающимися и трущимися металлическими деталями и борется с трением, пятый заведует кольцевым водным путем, без которого климат двигателя мог бы стать губительным для него самого. Вот почему о двигателе пришлось так много рассказать.

ОТ ДВИГАТЕЛЯ ДО ВЕДУЩИХ КОЛЕС

Коленчатый вал двигателя вращается со скоростью от нескольких сот до 4000 с лишним оборотов в минуту.

Если колесо машины, сделав один оборот, проходит около 3 метров, то коленчатый вал, передавая на него вращательное движение, даст скорость примерно от 70 (при трогании с места] до 700 с лишним километров в час. Не много ли!

Очевидно, двигатель дает слишком большое количество оборотов. Но вспышки в цилиндрах и расширение смеси трудно сколько-нибудь замедлить. Даже если отпустить педаль газа, урезав питание двигателя, все равно число оборотов будет велико.

Правда, мы умеем, сохранив большое количество оборотов двигателя, приспособить их к тому, что требуется автомобилю. Для этого уже не приходится иметь дело с такими разными вещами, как воздух и пода, бензин, масло и электрическая искра. Приходится прибегать к одним только механическим средствам, изменяя с их помощью характер движения при передаче его от двигателя на ведущие колеса.

Автомобиль — не какая-нибудь исключительная машина. Начиная от шатунно-кривошипного механизма до кулачкового вала, от пар шестерен до насосов и клапанов разного вида — детали, из которых он состоит, в разных комбинациях встречаются во множестве

механизмов, применяемых и на производстве и даже у нас Дома. Знакомясь с передачей, мы найдем в ней такие механизмы, с которыми многие из вас уже встречались.

Прежде чем заняться передачей, небесполезно вспомнить по крайней мере о некоторых из них. Это пары шестерен, подшипники, карданная передача и... механизм проигрывателя.

Шестерки вам, несомненно, знакомы. Чаще всего назначение этих зубчатых колес сводится к тому, чтоб вращение одного вала передать другому, одной шестерни — другой. Поэтому в каждой паре шестерен одна — ведущая. Она приводит во вращение вторую, которая называется ведомой.

При этом, если ведущая шестерня вертится по часовой стрелке, ведомая вертится против нее. В паре шестерни всегда вращаются {навстречу друг другу. Если это нас не устраивает и нам нужно другое направление вращения, мы удлиняем ряд и выстраиваем уже не две, а три шестерни; третья шестерня пойдет так, как нам нужно. j

Расстояние между валами, на которых сидит пара шестерен, зависит от величины (радиусов) обеих шестерен и равно их сумме.,' Обычно валы параллельны друг другу. Но если взять,¹ наклоненными к их nnoci] полей шляпы, то можно i вращение с одного вала на углом к первому. Такие шестерни называются коническими.

Мы всегда имеем дело не менее, как с парой шестерен, но не Есегда пара шестерен находится в постоянном зацеплении. Однако, .если мы где-то встречаем одиночную шестерню, то Ьн непременно поблизости найдем ей пару. В определенный момент одна из них подвинется и вступит в зацепление с другой. Надо сказать, что шестерни обычно сидят на своем валу намертво. Вертится вал —+ вертится и шестерня. Или наоборот. Но бывают случаи, когда шестерня сидит па валу независимо от него. ;

Эта независимость или Свобода может быть разная. Например: кольцо на пальце можно сдвигать вдоль пальца вправо и влево, можно, не крутя пальца, вер->утить палец, не давая вер-принято говорить, имеет |боды. Шестерни, сидящие не имеют никакой свобо-1е, которые пользуются толь-то есть могут не быть иметь возможность либо (либо быть неподвижными сдвигаться вдоль него, но !сте с ним.

сдвинуть вдоль вала, на-

пару шестерен с зубцами, >сти, наподобие отогнутых |ри их помощи передавать другой, установленный под

теть на нем кольцо (или теться кольцу). Кольцо, при этом две степени ci на валу намертво, наобор! ды. А могут найтись и так ко одной степенью своб< посаженными намертво, свободно вертеться на ва» при вертящемся вале) ил| непременно вращаются в;

Шестерни, которые моя зываются каретками, Для Аих в валу сделаны продоль

ные канавки (шлицы), а п] шестерни, которым она ntf ступы, введенные в эти При передаче одних и цов испытывает тем меньи цы, то есть, чем на больш! ся данное усилие. Но

:руглом отверстии в центре :ажена на вал, имеются вы-ицы.

х же усилий материал зуб-давление, чем толще зуб-протяжение распределяет-не утолщая шестерню,

сделать косые зубцы — тфгда площадь соприкоснове

нии будут работать лучше, быть одинаковыми по раз-одинаковое число оборотов. I. одинаково (или, что то же, то та шестерня, в которой меньше зубцов, вращаете я быстрей — во столько раз, сколько их меньше. Например при паре шестерен в двадцать и сфок зубцов, малая шестерня.

ния зубцов удлинится, и

Шестерни в паре Moryi меру; тогда они делают и Но если число зубцов н< радиус шестерен разный)

сделав полный оборот, отсчитает столько же зубцов большой, т. е. 20, и тем самым заставит ее сделать только пол-оборота. Тогда и вал, на котором сидит большая шестерня, будет вращаться вдвое медленней того, на котором сидит малая. Это знают все.

Но вот меняется ли сила вращения ведомого вала с изменением его скоростей по сравнению со скоростью ведущего! Над этим обычно мало кто задумывается! А для нас это очень важно.

Если бы ведомый вал, потеряв в скорости оборотов, ничего не приобретал — это было бы непонятно. На самом деле, потеряв в скорости, он выигрывает в силе. И наоборот.

Так, между прочим, происходит и при использовании рычага. Рычаг имеет два плеча (расстояния от точки опоры до его концов]. Желая поднять тяжелый предмет, мы подсовываем под него короткое плечо рычага, а сами опускаем длинное. Благодаря этому мы приподнимаем такой тяжелый предмет, который без рычага нам поднять было бы не под силу. Вот из-за этого странного выигрыша в силе в древности считали, что рычаг — это какое-то колдовское приспособление. И это можно понять. Фактически же оказывается, что в то время, как мы приподняли тяжесть, скажем, всего на 10 сантиметров,'наш конец рычага за это время пришлось опустить на 30 см. И тут, применительно к поднимаемой тяжести, мы втрое выиграли в силе, но зато втрое проиграли в скорости.

Надо еще добавить, что при одинаковом числе оборотов, зубцы большой шестерни проходят по большой окружности, т. е. вращаются с большей скоростью, чем зубцы маленькой. Это существенно в тех случаях, когда пара шестерен не постоянная, а их в какие-то моменты вводят в зацепление Друг с другом. Разница скоростей непременно вызовет удар по зубцам при зацеплении, а это очень вредно. Мы увидим, что это свойство шестерен играет особую роль в передаче к ведущим колесам машины.

Теперь скажем о подшипниках. Каждый вал вращается в своих опорах, и именно их можно назвать гнездами, где сидит постоянный упорный враг машины — трение. Это положительно паразит какой-то: оказывая сопротивление вращению вала, он поглощает заметную часть мощности и к тому же приводит к быстрому износу деталей.

Борьба с трением требует хорошей обработки трущихся поверхностей, но и при этом трение не исчезает. Особенно оно велико, когда и вал и опора сдепа-ны из одного и того же материала: ни один из них не уступает другому по твердости, и оба страдают. Поэтому часто, например, опору, в которой вал вращается, заливают другим «мягким» и как бы маслянистым металлическим сплавом или вставляют особые вкладыши из него. Но все такие подшипники имеют трение скольжения, при котором одна поверхность скользит по другой. Нет ли такого способа, который, хотя бы и не уничтожив трение, заменил бы скольжение чем-нибудь другим!

Когда надо подвинуть какую-нибудь тяжелую вещь, мы так обычно и делаем: подкладываем под нее катки. То трение, которое при этом получается, это уже не трение скольжения, а трение качения. Оно значительно меньше. Это сразу можно увидеть, взяв книжку и положив ее на стол. Толкните ее — она немного подвинется. Теперь подложите под нее круглые карандаши и дайте ей такой же толчок. И книжка покатится много дальше. Подшипник, в котором используется трение качения, состоит из двух колец — внутреннего и внешнего, а между ними заложены катящиеся детали. Это могут быть иглы, ролики, шарики — так эти подшипники и называются: игольчатые, роликовые и

шариковые. Чтобы шарики сохранили свое место, не мешая друг другу работать, между кольцами вложена обойма, в гнездах которой шарики сидят — каждый сам по себе.

Компас на корабле дает правильные указания только в том случае, если его стрелка и картушка, т. е. бумажный кружок с нанесенным на него обозначением стран света, всегда остаются в горизонтальном положении. Но сам-то корабль в свежую погоду качает то поперечная качка с борта на борт, то продольная — с носа на корму, а то одновременно и та и другая. Однако не следует делать вывод, что с компасом на море можно сверяться только в тихую погоду! Есть такое спасительное приспособление, с помощью которого на корабле при самой бурной погоде картушка сохраняет свое постоянное положение. Это приспособление называется карданным подвесом. На деревянной колонке или шкафчике, называемом ноктаузом, поставлена особая стойка с двумя шипами, установленными друг против друга. Она держит кольцо, которое может на этих шипах покачиваться. ^

В кольце же, наперекрест первой паре шипов* имеется еще пара шипов, которые с двух сторон держат котелок с картушкой. На этой паре шипов котелок тоже может покачиваться, только в другом направлении. Таким образом, котелок посажей как бы на качели — и не простые, а двойные, действующие сразу в двух направлениях. Особенность заключается еще в том, что, собственно, качаются не качели, а наоборот, «земля» под ними — капитанский мостик, на котором стоит компас. Сам компас же должен сохранять свое положение.

Центр тяжести котелка расположен низко, ниже под-|веса, а потому он, как Ванька-Встанька, всегда стремится держаться своего постоянного положения.

Если одна пара шипов расположена по прямой поперек корабля, она будет помогать картушке сохранить свое положение, когда палуба качается с носа на норму, т. е. при продольной качке. При боковой качке это обеспечивает вторая пара шипов. Так, при любой качке, компас будет пригоден для определения курса корабля.

Такой карданный подвес может быть использован при изменяющемся угле передачи. Например, как передать через цельный вал вращение от двигателя, установленного на машине, к механизму на прицепе! Ведь мало вероятно, что, двигаясь по неровной поверхности, машина и прицеп будут сохранять одинаковое положение по отношению друг к другу! А разве можно предположить, чтоб вал мог работать при таких условиях и не покорежиться! Резиновые валы пока еще ставят только на моделях, а любой стальной выйдет из строя.

В таких случаях используют карданное сочленение. Оно делается так: вал делится пополам, встречные концы полувалов кончаются вилками в виде дуги. За-(гем берется крестовина, она двумя противоположными шипами входит в концы одной дуги; два других шипа, расположенных наперекрест первой паре, входят в концы другой. Вал с таким сочленением, вращаясь, уже не боится излома при перекосе. Все ограничивается покачиванием вилок, в местах соединения которых с крестовиной поставлены подшипники. ! И это находит себе место в передаче к ведущим колесам.

Теперь цесколько слов о проигрывателе. На нем, на круглую площадку, оклеенную сукном, кладется пластинка с записью. Пластинка имеет в середине отверстие, котором она надевается на штифт в центре площадки; благодаря этому она надежно сохраняет свое место, как говорят: «фиксируется».

КАРДАННЫЕ СОЧЛЕНЕНИЯ

Слева — у корабельного компаса, справа — в передаче автомобиля

МАСЛЯНЫЙ НАСОС

От правой — ведущей — шестерни вращается и левая, ведомая

а — Ведомая шестерня вращается в обратном направлении

б — Ведомая шестерня, благодаря промежуточной шестерне, вращается в том же направлении, что и ведущая

в — Усилие распределяется на большую ппощадь зубцов (зубцы косые)

г — Вилка, введенная сверху, может повести шестерню по шлицам вала и ввести ее в зацепление с другой шестерней.

Подъем короткого плеча рычага будет меньшим, чем спуск длинного

Три вида подшипников

СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ

1. Пробка наливного отверстия

2. Шланг для горячей воды

3. Термостат

4. Водяная рубашка

5. Сливные краники

6. Шланг для охлажденной воды

7. Водяной насос

8. Вентилятор

9. Радиатор

Пара конических шестерен поворачивает ось вращения под прямым углом (на 90 градусов)

1. Клапан

2. Седло

3. Цилиндр термостата

ПРОИГРЫВАТЕЛЬ

Трение возникает благодаря тяжести пластинки.

Как только моторчик включен, площадка приходит во вращение, а с ней вместе ,и пластинка.

Можно ли сказать, что пластинка скреплена с площадкой! Нет. Увлекает ее только сила трения.

Точно так же одной силой трения связаны колеса локомотива с рельсами. Иногда нам удается наблюдать такую картину. Двигатель локомотива дает сразу большое число оборотов колесам. Высоченные колеса, нагруженные огромной тяжестью, вертятся с большой скоростью, проделывая шаг на месте, буксуя. Если бы поезд сразу двинулся с той скоростью, которой «требуют» колеса, то пассажиры едва ли благодарили бы машиниста.

К счастью, поезд трогается плавно. Постепенно сила трения берет свое, проскальзывание становится все меньше, пока не сходит на нет.

Вернемся к проигрывателю. Пара — площадка-пластинка находится в лежачем (горизонтальном) положении. Трение возникает только благодаря — хотя и малой — тяжести пластинки. А если поставить проигрыватель стоймя! Сила тяжести при этом не будет прижимать пластинку к диску, и она не будет вращаться. Тут потребовалось бы (конечно только для нашего опыта, потому что проигрыватель передавать запись все равно не будет) придумать такую конструкцию, в которой тяжесть пластинки была бы заменена чем-нибудь другим, что опять-таки привело бы к трению между площадкой и пластинкой. Имея возможность изменять давление пластинки на площадку от нуля / ны, мы могли бы использоват! чтобы плавно трогать с места i скорости к другой. Как видите трение не всегда бывает вредным.

В машине такая задача поручается пружинам, о чем я еще расскажу.

до нужной нам величи-в машине буксование, и переходить от одной