Иванов А.С. - Конструируем машины Часть 1 (1053457), страница 8
Текст из файла (страница 8)
2.19. Поршень 1 создает рабочее усилие на пуансоне 3, а поршень 2 служит для подъема пуансона. Распорный механизм реализован также в плоскогубцах, которыми пользуются автомобилисты (рис. 2.20, в). Они предназначены для зажатия детали большой силой и удержания детали этой силой в зажатом состоянии без участия человека, Сила замыкания в этих плоскогубцах достигает Г „= 2000 Н. Диаметр детали можно изменять в пределах от 5 до 25 мм. Регулировка на размер зажимаемой детали обеспечивается нажимным винтом на торце рук~)ятки.
Силы, действующие на отдельные рычаги плоскогубцев„представлены на рис. 2.20, 6. Сила рабочего Г = 100 Н вращает рычаг АВ относительно точки А по часовой стрелке; момент другого знака возникает от силы Гл, создаваемой стержнем ВС и направленной по его оси. Сила Гл может быть разложена на окружную Гл, и радиальную Гд, составляющие. Из условия равновесия рычага АВ следует, что Гд, = Гр.Е/!. Радиальная составляющая Г~, определяет в основном величину о 6 Рис. 2.20. Распорный механизм плоско~убцсв: а — конструкция; 6 — силы окружной составляющей Гя в точке А, а та в свою очерель обусловливает величину замыкающей силы Г „= Г®.г/1лл,„.
Другой механизм, способный развивать большое усилие, основан на принципе аломающегося рычагам Он реализован, например, и ручном инструменте — болторезе фирмы ВУ% (Германия), предназначенном для резки пругка (рис. 2.21, а). Этот инструмент, размеры которого указаны на чертеже, спо- 54 55 б Рис 2 21 Болторсз. а — конструкция б — сильг 57 56 собен резать пруток, диаметром до 5 мм при твердости материала до 60 НАС.
На рис. 2.21, б рассмотрены силы, нагружающие рычаг-рукоятку и отрезающий рычаг. В первом из условия равенства моментов относительно точки В имеем Р~ = Г Щ; во втором рр В нз условия равенства моментов относительно точки С получаем г = Г 1с/1, .
Такой инструмент позволяет увеличить силу в 90™раз: Г „/г" = ~~Д1~, = 90. Говорят, что новое — это хорошо забытое старое. Данные слова подтверждает публикация 100-легней давности. Оказывается, кусачки с ломающимся рычагом (рис. 2.22), прелназначенные для перерезывания проволоки 1/8 дюйма (3,175 мм), были Рнс. 2.22. Кусачки с ломающимся рычагом давно описаны. Им посвящена, например, публикация в технической энциклопедии издания 1896 г. в Санкт-Петербурге. 2.5, Практика конструирования. Воздушные змеи 2.5.1.
Актуальность темы Конструирование воздушных змеев нас интересует по трем причинам. 1. Полет воздушного змея демонстрирует равновесное состояние твердого тела — змея в воздухе под действием трех сил: силы тяжести змея, силы давления ветра на его поверхность н силы натяжения леера — нити, удерживающей змей на заданной высоте. Поэтому использование на практике ранее полученных знаний об условиях равновесия твердого тела позволит превратить их в умение.
2. При изготовлении и запуске змея можно реализовать все этапы конструкторской деятельности: от выбора конструктивного исполнения до испытаний опытного образца, обращая внимание не только на его летные качества, но и на дизайн— красоту форм и сочетание красок с учетом голубизны неба. Прежде чем изготовить змей, следует выбрать вариант из всех известных вариантов конструкций или предложить свой.
Выбранный вариант можно рассчитать, а после сравнительных расчетов змеев с разйыми геометрическими параметрами провести оптимизацию,' т.е. выбрать такие параметры, благодаря которым обеспечивались бы лучшие летные характеристики- змея и его дизайн при наименьших затратах. Кор ктировка конструкции по результатам испытаний ре . Ис ызмея позволит довести конструкцию до совершенства. Исптания могут заключаться в следующем. Определяют взвешива- нием на весах силу тяжести змея.
Замеряют в полете силу натяжения леера, а также оценивают на глаз его угол установки и приблизительно — скорость ветра. Один из способов оценки скорости ветра следующий: передвигаясь в сторону змея, наращивают скорость передвижения до тех пор, пока не исчезнет натяжение леера и змей не начнет свободно падать. Эта скорость и будет скоростью ветра.
По замеренным значениям параметров уточняют расчеты. 3. Конструирование и запуск змея — это не только детская забава, привлекающая молодежь всех возрастов, но и увлечение, способствовавшее развитию творческого потенциала многих ученых и конструкторов. Исаак Ньютон (1б42-1727) в детстве не любил пустых забав. Начав с постройки игрушечных мельниц, он перешел к сооружению водяных часов и самоката собственной конструкции. Говорят, что он первым, по крайней мере в Англии, стал запускать- воздушные змеи, выбор наивыгоднейших форм и размеров которых способствовал развитию его исследовательского таланта.
Именно зто увлечение натолкнуло Ньютона на мысль провести опыт, который сам он считал своим первым научным экспериментом: пьггаясь оценить силу ветра во время бури, шестнадцатилетний Исаак измерял дальность своего прыжка по направлению и против направления ветра. Воздушные змеи делают одноплоскостными или коробчатыми. Плоский воздушный змей явился основой первого летательного аппарата т)гжелее воздуха, предложенного в 1804 г.'английским ученым Д.
Кейли. Бумажный змей, размещенный на деревянном стержне, приподнят с помощью специальной стойки на угол б (рис. 2.23). Для регулировки положения центра масс предусмотрен груз, который можно перемещать по рейке. Хвост выполнен из двух взаимно пересекающихся под прямым углом поверхностей.
Площадь змея 0,1 м~, площадь вертикального и горизонтааьного оперения хвоста планера по 0,05 м~; полная масса модели планера 105 г. В конструкциях планеров-бипланов немца Отто Лилиенталя (1894 г.) и самолета американцев братьев Вильбурга и Орвилля Райт (1903 г.) — основоположников авиации используются конструктивные решения коробчатого змея австралийца Л. Харгрева. Рвс 223 ПланеР Д Кейли Л.
Харгрев после путешествия в Новую Гвинею ( ,1872- 1876 гг.) заинтересовался японскими воздушными змеями пространственнои кон оформляются в виде рыбы, дракона и др. Построив цилиндрические и коробчатые змеи, изобретатель убедился в том, что меньшей скорости ветра. Л. Ха ев в 1892 г. создал воздушный змей нового типа, аргрев в состоящий из двух прямоугольных коробок, распело оженных одна за другой гой и соединенных системой тонких стержней и расчалок (рис. 2.24).
Этот змей в дальнейшем поднимал метеорологические приборы — самописцы на высоту 1000 и более метров. Подобный змей применялся в первую мировую войну военно-морскими силами России для подъема человека, обеспечивающего корректировку стрельбы. Из сказанног сЛеду Р . 2.24. В ный змей Л.
Харчто конструирование, изготовление и запуск воздуш- 59 ных змеев были и остаются по настоящее время не только детской игрой, но и при наличии желания глубоко разобраться в этих вопросах — научно-техническим исследованием, способным привести к получению новых результатов. Ниже будем рассматривать конструирование одноплоскостных воздушных змеев как более простых в расчете и изготовлении. 2,5.2. Конструирование и изготовление В технической энциклопедии прошлого века приведены конструкции змеев (рис/2.25): русского (а), американского (б), французского (в).
На рис. 2.25, г изображена также предлагаемая нами и опробованная в полете новая конструктивная разновидность змея. Для изготовления любого из них необходимы: лист тонкой и прочной бумаги, например кальки, размером 420хЗОО мм или меньшим (при отсутствии кальки можно взять газетную бумагу); планки (дранку) из березового шпона шириной около 7 мм, кусок марли шириной 20...50 мм или капронового шнура диаметром 4...5 мм и длиной 5...7 м для хвоста змея. Планки к бумаге приклеивают. Можно пользоваться клеем «Момент», резиновым клеем и др. К краям короткой планки и в третьей точке (посередине), указанной на чертежах, привязывают уздечку, образованную тремя нитями. К уздечке крепят леер, который держит'запускающий его человек.
Леером служит нить по прочности не ниже хлопчатобумажной И 10. Сопоставляя варианты по летным качествам и технологичности, можно отметить, что лучшие удельные показатели отношения подъемной силы к массе имеют русский и американский змеи, а наиболее дешевы змеи (2.25 в и г). 2.5.3. Формулы для расчета и оптимизации конструкции Силу давления ветра Д, Н, на тело И.Ньютон предложил оценивать по формуле (',1 = 0,5срАрт, (2.б) где с — коэффициент сопротивления (безразмерная величина~, определяемый экспериментально; р — плотность воздуха, кг/м; А — площадь обдуваемой поверхности тела, мз; р — скорость воздушного потока, м/с.
60 Рис 2 25 ВоздУшные змеи д — русский: б — американский: е — французский: г — предлагаемый нами: д = 20...30 мм; й = !0 мм; 1 20...30 мм; а/а = 1,4; дз 0,5а, с аз, Д = = 0,5тау+ РГ; е = 0,5Ва; а1 0,33а; В ю д, Дх = 0,5 с»рАр2; 0„= 0,5 с, р АР; (2.8) 0= 4Я+Оу, (2.9) (2„ х )су ах о.в 0,4 с с» 63 62 Исследования по аэродинамике Ф. Ланчестера (1894 г.) и Н.Е. Жуковского (1906 г.) показали, что в наклонной пластинке, установленной под углом атаки к воздушному потоку, возникает значительная подъемная сила. Выгибая пластинку и изменяя ее профиль, можно менять подъемную силу профиля.
Эти исследования привели к рождению авиации, а также повышению силы тяги парусов и гребных винтов судов. В настоящее время силу давления ветра на профиль, установленный наклонно к воздушному потоку, оценивают по формулам где с„и с — коэффициенты сопротивления и подъемной силы; их определяют продувкой в аэродинамической трубе модели профиля.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
