Клин і застосування клина в техніці

6. Клин і застосування клина в техніці

Клином є різновид похилої плоскості і має найрізноманітніше вживання. Він: наприклад, складає основну частину інструментів, що колють, ріжучих, стругаючих: сокири, колуна, стамески, ножиць, токарних і стругальних різців. Наприклад, при коління деревини (мал. 3) отримуємо виграш в силі в стільки раз, в скільки довжина щоки МБ ,більше обуха сокири MN.

В техніці клином називають стержень, застосовується для з’єднання окремих деталей і частин механізму в єдине ціле.

(мал. 2 а) и (мал. 2 б)

Він встановлюється в спеціальний отвір – і утримує в ньому силами тертя. Найбільш характерними сферами застосування клину є з'єднання тяги, поршневих штоків з крейцкопфами (повзунами) парових машин і насосів, половинок маховиків, валу і маточини (клиновими шпонками), пристосуванні для обробки деталей на верстатах.

Залежно від напряму дії сил на клин клинові з'єднання бувають подовжні і поперечні. До поперечних відносяться клини, до подовжніх — шпонки. Клин може мати ухил з однією (мал. 3, а) або з двох (мал. 3, б) сторін.

Для однобічного клину нахил:

Для двохстороннього клина нахилу:

Поперечний клин з паралельними сторонами і виступами, перешкоджаючи його випаданню, називають чекою. Основна умова, якій повинно задовольняти клинове з'єднання, полягає в тому, щоб при навантаженні деталей, що скріпляються, клин не видавлювався з гнізда.

 

7. К. К. Д. ворота, блока і поліспасту

важіль клин застосування

Енергія, споживана машиною, витрачається на подолання корисних і шкідливих опорів. До перших відносять так звані сили виробничих опорів, для подолання яких побудована та або інша машина, наприклад опір матеріалу зміні форми в робочих машинах, вага вантажу у вантажопідйомних пристроях.

До других відносяться сили шкідливих опорів, що виникають в самій машині в процесі її роботи. Це сили тертя в кінематичних парах, опір жорсткості канатів і ланцюгів в передачах з гнучкими ланками, опір змащувального шару і ін. Робота рушійних сил за повний цикл при сталому русі витрачається на подолання виробничих і шкідливих опорів.

Машина є тим більше здійсненою, ніж більша частина споживаної нею енергії витрачається на подолання корисних опорів. Міра досконалості машини характеризується відношенням, що виражає коефіцієнт корисної дії.

Коефіцієнтом корисної дії (К. К. Д.) машини називають відношення роботи сил корисних опорів до роботи сил рушійних.

Коефіцієнтом корисної дії можна оцінювати міру досконалості не лише машини, але і будь-якого, простого, такого, що не є машиною пристосування, що сприймає і віддає енергію. Розглянемо К. К. Д. коміра (мал. 79, а), блоку (мал.4) '' і поліспасту (мал. 4, в).

Всі ці механізми використовуються для підйому вантажу за допомогою канатів або ланцюгів, причому блоки застосовуються в підіймальному механізмі для зміни напряму гнучкого органу, або є ланками поліспасту. Поліспаст вводиться в підіймальний механізм для зменшення натягнення

(мал.2)

гнучкого органу і вантажного моменту на барабані. Економічною метою введення поліспасту є зменшення передавального відношення передавального механізму, а отже, його розмірів, ваги і вартості. Комір складається з циліндрового барабана, на який навивається канат (або ланцюг) з підвішеним до нього вантажем, і валу з рукояткою. Натягнення каната Т_о, рівне в даному випадку вазі вантажу G, створює на валу барабана вантажний момент

При підйомі або опусканні вантажу вантажний момент М_гр  повинен врівноважуватися моментом М_р:

Або

Звідси

(Рівність (5) справедлива, якщо не враховувати втрат на тертя в підшипниках і витрат на подолання жорсткості каната.)

Оскільки зусилля людини навіть при короткочасній роботі рекомендується приймати не більш P_max=30 кГ, збільшується радіусу рукоятки R обмежується довжиною рук люди ни, а зменшення діаметру барабана жорсткістю каната, то за допомогою такого коміра можна підняти не дуже великий вантаж. Коефіцієнт корисної дії ворота.

де— момент для подолання М_гр , жорсткості каната і тертя на осі барабана.

Розглянемо блок на мал. 5. При абсолютно гнучкому канаті і відсутності тертя на осі блоку натягнення Т₁ і Т₂ в набігаючій і збігаючій гілках каната мають бути рівні. Насправді ж для подолання жорсткості каната, тобто для його згинання і розгинання, потрібне деяке зусилля Т ', величина якого залежить від діаметру каната, діаметру D_o блоку , що огинається, натягнення каната Т і його структури. Для практичних розрахунків можна приймати: для прядивних канатів Т''  (0,04  0,07) Т₁ для дротяних канатів (0,010,02)Т₁, причому великі значення беруть для товстих канатів

мал. 5

Крім того, при обертанні блоку доводиться долати тертя на його осі. Тиск R блоку на вісь, якщо нехтувати власною вагою його, рівне Т₁ + Т₂.

Сила тертя на осі F = Rf, де f — коефіцієнт тертя на осі. Для опор ковзання f зазвичай  приймають  0,08  0,1 ,  а для підшипників кочення — 0,01 0,02.

Момент сили тертя :

Зусилля, необхідне для подолання цього моменту, віднесене до осі каната:

Внаслідок наявності опорів Т і Т" натягнення в тій, що збігає з блоку гілки каната завжди більше натягнення набігаючої його гілки:

Т₂>Т₁ або Т₂= Т₁+ Т '+ Т'

К.К. Д. всієї поліспастній системи визначається відношенням ідеальної величини натягнення до дійсної

В загальному виді

де ia— кратність поліспасту. Кратність поліспасту і_п представляє відношення числа гілок, на яких підвішений вантаж, до гілок, що йдуть на барабан.

 

Рекомендована література

 

Рунець М.А. Технічна механіка, Мінск: Вища школа, 1970р.

Ердеді А.А. Технічна механіка: Теоретична механіка. Опір матеріалів: Підр.-М.: Вища школа, 1991р.

Аркуша А.І. Посібник для рішення задач по теоретичній механіці: М.: Вища школа,1971р.

Цасюк В. В. Теоретична механіка: Навчальний посібник. – Київ: Центр навчальної літератури, 2004. – 402с.