А.В. Ревенков - Учебник - Теория и практика решения технических задач (1249576), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Это колесо приводится во вращение ключом, вводимым в гнездо одного из трех малых зубчатых колес. Таким образом осуществляется преобразование равномерного вращательного движения в равномерное поступательное. Это же свойство спирали позволяет при помощи циркуля и линейки делить произвольный угол АВС на гу'равных частей (рис. 6.12). Для этого прямую АВ делят на Лг равных частей, делают циркулем соответствующие засечки на отрезке дуги спирали Архимеда и, проводя из вершины угла АВС лучи в точки пересечения засечек с дугой спирали, получают искомое деление.
Рис. 6.12. Деление угла на три равные части Спираль Архимеда легко получить в производственных условиях. Для этого нужно совместить два равномерных движения: линейное вдоль радиуса и вращение самого радиуса. Наматывая тонкую ленту на вал, можно плавно изменять линейные размеры, например, линейный размер А, показанный на рис. 6.13, а также создавать значительные усилия. Рис. б.13. Применение спирали Архимеда длл регулирования линейных размеров По принципу работы детской игрушки уди-уди (рис. 6.14) устроены приборы для измерения давления — манометры. Если в полую криволинейную трубку, выполненную из упругого эластичного материала, подать давление, она распрямится, при сбросе давления — снова свернется. Такое устройство может быть использовано для создания усилий б.
Поиск ресурсов при решении техиических задач 100 г у ! з 1 ( 1 ~ з Ъ l I Рис. 6.14. Изменение формы и размеров полой спиральной трубки при изменении давления и перемещений внутри герметичных объемов. По этому принципу может работать захват для удержания хрупких предметов. Пример 6.9. Некоторые свойства эллипсоида вращения. Эллипс— геометрическое место точек М, сумма расстояний которых до двух данных точек Р и Г' (фокусов) равна 2а, или МР-~ МГ' = 2а (рис. 6.15).
Эллипсоид — поверхность, которая получается вращением эллипса вокруг большой или малой оси. В ! Рис. б.15. Характеристики эллипса: Π— центр эллипса; АА' — большая ось; ВВ' = 2Ь вЂ” малая ось; ГГ' — фокусиое расстояние Если внутреннюю поверхность эллипсоида вращения выполнить отражающей, то лучи, исходящие из одного фокуса, обязательно соберутся в другом. Эллипсоид позволяет фокусировать не только свет, но и звуковые, ультразвуковые, ударные волны.
В случае, если в собирающем фокусе В' нет объектов, луч дважды отразится от поверхности и вернется в исходный фокус Е В частности, это свойство используется для дополнительного разогрева нити ламп с инфракрасным излучением. Известно, что если насадка для брандспойта выполнена в виде трубки, которая имеет в двух соседних сечениях взаимно перпендикулярные овалы (рис. 6Л6, а), то длина истекающей струи, по сравнению с обычным брандспойтом, увеличивается без дополнительных затрат на 30 % (а.
с. 629936) 1921. Аналогично, если жидкость подается тангенцнально в камеру, выполненную в виде эллипсоида, то дальность струи увеличивается до 27 % (рис. 6.16, б). Интересными свойствами обладают эллиптические передачи. При зацеплении эллиптических колес передаточное отношение и усилие изменяются в процессе вращения. 6, Поиск ресурсов при решении технических задач 101 Рис. 6.16. Сечение насадки на брандспойт: а — взаимно перпенликулярные овалы в двух соседних сечениях; б — тантснпиальная подача хсидкости в камеру, выполненную в 4юрме зллипсоида врашения Пример 6.10.
Свойства вараболоида вращения. Парабола — геометрическое место точек М, равноудаленных от заданной точки à — фокуса и заданной прямой АА' (рис. 6.17). Параболу можно определить, как кривую, образующуюся при сечении конуса плоскостью параллельно его образующей. Каноническое уравнение параболы имеет вид у' =2рх, где р= 2РО. М' р Рис.
6.17. Схема к примеру б.!О Если вращать параболу вокруг оси ОР, она очертит параболонд вращения (см. рис. 6.17). Если из произвольной точки М' параболы (илн параболоида) построить нормаль М'Лг, то прямая М'Р; соединяющая эту точку с фокусом Г, и прямая РМ', параллельная оси параболы, образуют с нормалью равные углы а, = а,. Следовательно, при ходе лучей Р параболоид вращения может концентрировать излучения и потоки веществ в фокусе. Например, коронный и дуговой разряды (а. с. 300220, 458900), струи газа (а. с. 896403), солнечный свет (а. с. 514112), инфракрасное излучение (а. с.
1041769, 1082990), поток стружки (а. с. 225665) и т. п. Если источник излучения находится в фокусе, то зеркальная поверхность параболоида создает параллельный поток излучения. Эти свойства параболонда используются в прожекторах, радиотелескопах, антеннах. Раздел 2, Приемы и методы решения технических задач 102 Диаметр зеркала самого крупного в мире оптического телескопа, работающего близ станицы Зеленчукской на Кавказе, составляет 6 м.
Это почти предел того, что можно сделать из стекла. При изготовлении таких огромных зеркал возникают сложнейшие проблемы с подготовкой стеклянной отливки, ее охлаждением, шлифованием, нанесением отражающего покрытия, установкой зеркала. На изготовление этого телескопа-гиганта ушло 15 лет. Изготовление и работа таких крупных астрономических инструментов создают технические проблемы„связанные с большой массой зеркала, ведь даже идеально выполненное зеркало будет деформироваться под действием силы тяжести. Астрономам же для дальних наблюдений нужны все более крупные телескопы.
Принципиальная идея решения этой проблемы возникла давно— зеркало телескопа можно сделать жидким. Еще в 1857 г. английский физик Д. Брюстер предложил вращать чашу, наполненную ртутью, вокруг вертикальной оси. Поверхность жидкого металла в результате взаимодействия силы тяжести и центробежной силы примет параболическую форму. При увеличении скорости вращения параболическая форма поверхности вращающейся жидкости переходит в гиперболическую. Специалисты считают, что в сочетании с электронной техникой может быть создан жидкий телескоп с диаметром около 30 м. Регулируя скорость вращения этого зеркала, можно изменять его фокусное расстояние. Более того, используя застывающие полимеры, точно таким же образом можно изготавливать и сами параболоиды вращения, регулировать кривизну поверхностей. Нашло применение и отрицательное свойство жидкого зеркала — изменять свой профиль при малейших наклонах.
По этому принципу могут быть построены различные датчики, например, землетрясений. Форма кубической параболы (у = сх', где с — постоянная величина), используется для переходной вставки между прямолинейными и круговыми участками железной дороги. В точке сопряжения с прямым участком радиус кривизны переходной кривой должен равняться бесконечности, а затем, по мере продвижения поезда по переходной кривой, в точке сопряжения с окружностью должен равняться ее радиусу.
Это обеспечивает плавное нарастание центробежной силы от нуля до максимального значения. Пример 6.11. Лента Мебиуса. Если концы длинной ленты соединить, то образуется кольцо. Но если при этом плоскости соединяемых концов развернуть на 180', то получится так называемая лента Мебиуса, названная в честь профессора университета Августа Фердинанда Мебиуса (1790 — 1868), который впервые упомянул о ней в 1858 г.
Эта замкнутая лента, которую часто называют односторонней поверхностью, обладает многими удивительными свойствами. В конце Х1Х в, патентные службы начали регистрировать изобретения, в основе которых бьиа односторонняя поверхность. Более чем в 70 советских авторских свидетельствах на изобретение в формуле изобретения упомянута Лента Мебиуса. Оказалось, что не менее 60 % решений связано с удвоением площади рабочей грани бесконечного ремня при неизменных габаритах.
Одно из первых отечест- 103 б. Поиск ресурсов при решении технических задач венных изобретений, в котором было предложено использовать ленту Мебиуса (а. с. 70549) — ленточная пила, в которой режущие зубья на гибком полотне нилы выполняются с двух сторон (рис. 6.18). Рис. б.18.
Двусторонняя ленточная пила Несколько позже стали применять магнитные, шлифовальные ленты и ленты для матричных принтеров с удвоенной рабочей поверхностью, что увеличило их срок службы. Ленту Мебиуса можно использовать в устройствах для перемешивания смесей (рис. 6.19). В такой установке вектор силового воздействия в каждой точке соприкосновения рабочего органа с перемешиваемыми продуктами меняет свое направление на 360' за каждый оборот вала. При этом частицы, контактирующие с рабочим органом, приобретают более сложную траекторию движения (в отличие от обычных смесителей), определяемую уже не двумя-тремя степенями свободы, а шестью. Вид А Рис.
6,19. Применение ленты Мебиуса лля псрсиешивания продуктов Авторы этих изобретений утверждают, что такой рабочий орган позволяет повысить производительность обработки на 10...15 %. Пример 6.12. Свойства гиперболоидов вращения. Гипербола — геометрическое место точек М, разность расстояний которых до двух других точек Г и Г' (фокусов) имеет постоянное абсолютное значение: Мг — МГ' = сонм (рис. 6.20).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
