Устройство при помощи которого рабочая часть машины приводится в движение это
Презентация была опубликована 6 лет назад пользователемАлёна Голенина
Похожие презентации
Презентация на тему: » Автор: Пашинская Альбина Александровна, учитель технологии.» — Транскрипт:
1 Автор: Пашинская Альбина Александровна, учитель технологии
2 Цель: о знакомить учащихся с историей создания швейной машины, с организацией рабочего места, санитарно-гигиеническими требованиями и правилами техники безопасности при работе на швейной машине, с устройством ручного привода; научить выполнять прямолинейные строчки на машине.
3 Швейная машина – (англ. sewing machine) техническое устройство для соединения и отделки материалов методом шитья.
4 История швейной машины
5 Первый проект машины для пошива одежды был предложен в конце 15 века Леонардо да Винчи. В 1755 году немей Карл Вейзенталь изобрел машину, в которой использовалась игла с ушком посередине. В 1808 году англичанин Д. Пири изобрел машину с однониточным цепным стежком. И только в 1834 году американец Уолтер Хант изобрел иглу с ушком на остром конце и челночное устройство.
6 В годах американец Элиос Хоу, которого считают отцом швейных машин, создал стабильно работающую швейную машину челночного стежка. Наконец в годах усилиями американцев Алена Вильсона и особенно Исаака Зингера швейная машина была доведена практически до современного вида. Начиная с 1870 года фирма «Зингер» открыла свои филиалы в различных странах мира, в том числе и в России. В подмосковном городе Подольск в 1900 году фирма «Зингер» основала завод, который осуществлял сборку швейных машин из деталей, доставляемых из-за границы. XXI век ставит перед швейными машинами сверхвысокие требования. Больше всех этим требованиям отвечают новые машины с программным управлением. Фактически это не просто швейная машина, а машина компьютер, которая шьет, вышивает, составляет рисунки, помогает пользователю управлять ею.
7 Иссак Меррит Зингер Леонардо да Винчи
8 Изучив историю создания швейной машины ответьте на вопросы: 1. Когда и кем была изобретена швейная машина? 2. Где в России выпускали швейные машины? 3. Какие швейные машины вы знаете? 4. Пробовали ли вы шить на машине?
9 Современные бытовые швейные машины швейные компьютеры с электронной памятью и жидкокристаллическим дисплеем
10 Знакомство с основными деталями бытовой швейной машины Самостоятельная работа Задание: 1. Найди детали швейной машины по рисунку и на самой швейной машине.
12 Задание: Найди детали швейной машины по рисунку и на самой швейной машине. 1. Шпиндель намотки шпульки 2. Катушечный стержень 3. Нитенаправитель намотки шпульки 4. Нитенаправитель 5. Нитепритягиватель 6. Регулятор натяжения нити 7. Игольная пластина 8. Отсек для хранения аксессуаров 9. Рычаг обратного хода 10. Ручка выбора строчек 11. Регулятор длины стежка 12. Прижимная лапка 13. Игла 14. Винт игольного стержня 15. Рычаг подъема лапки 16. Маховое колесо 17. Выключатель 18. Челночное устройство
15 Ручной привод к швейной машине
18 Проверьте правильность своих ответов 1. При работе на швейной машине очень важна правильная посадка. Следует сидеть прямо, слегка наклонив голову вперед. 2. Расстояние от глаз до обрабатываемого предмета должно быть 30 – 40 см. 3. Кисти рук располагают на платформе машины, локти – на одном уровне со столом. 4. Во время работы на швейной машине рабочее место должно быть хорошо освещено, свет должен падать с левой стороны. 5. На столе должны находиться только обрабатываемые детали, инструменты и приспособления, которые нужны для выполнения данной технологической операции. Несоблюдение правил посадки влечет за собой искривление позвоночника, быструю утомляемость и может вызвать заболевание внутренних органов.
20 Подготовка швейной машины к работе п/п Последовательность подготовки Изображение 123 1Установите ручной привод в рабочее положение, для этого приводной рычаг заводят в гнездо и закрепляют стопором 2Поверни маховое колесо на себя и установи нитепритягиватель и игловодитель в крайнее верхнее положение Подними лапку 3Поставь катушку с нитками на катушечный стержень
21 123 4Открой задвижную пластинку, вынь шпульный колпачок и вытащи из него шпульку 5Вставь шпульку с намотанной ниткой в шпульный колпачок 6Заправь нитку в прорезь шпульного колпачка и под пластинчатую пружину, оставь свободный конец длиной 10 см 7Вставь шпульный колпачок в челночное устройство
22 123 8Заправить верхнюю нитку 9 Придерживая конец верхней нитки левой рукой, поверни правой маховое колесо на себя так, чтобы игла опустилась вниз и захватила челночную нитку 10Заправь две нитки под лапку
23 Начало работы: положить подготовленную для обработки ткань под лапку и проколоть её иглой (!), придерживая концы ниток; опустите лапку и приступайте к работе. 12 На сложенных вместе деталях выполни машинные строчки, как показано на рисунке 13 **Выполнение работы: вращая рукоятку привода, направлять ткань так, чтобы намеченная линия строчки находилась между рожками лапки. 14 При прокладывании строчек по ломанной линии повороты делайте на опущенной игле 15 Окончание работы: поднять иглу, поднять лапку, отвести ткань от себя левой рукой и обрезать нитки, оставляя концы длиной 10 – 15 см; подложить кусочек ткани под лапку и опустить её.
25 Ь Л Е А Ж Р Е Д О Л И Ь Л Т И В А Р А Н Т Н ЬЛЕТДОВОЛИ Г И АКЙРЕ АКЬУШП К О Н Л ЧЕ А К П А Л АКЙОС Т 1 1. Хомут с винтом, служащий для закрепления машинной иглы. 3. Деталь швейной машины, регулирующая движения иглы. 2. Устройство для проводки нитки к рабочим органам швейной машины Самая толстая часть швейной машины. 6. Метал- лическая или пластмассовая катушка для намотки ниток. 5. Часть механизма продвижения ткани. 7. Рабочий орган швейной машины, осуществляющий переплетение верхней и нижней ниток. 4. Устройство для продвижения ткани.
26 А6. Ш5. МИНОВЕДЕНИЕ КРОССВОРД 1. Деталь швейной машины: прижимная … … 2. Изобретатель швейной машины современной конструкции. 3. Деталь, при помощи которой швейная машина приводится в рабочее состояние или ставится на «холостой» ход. 4. Часть строчки. 5. Деталь швейной машины, необходимая для намотки нитки на шпульку. 6. Место соединения двух и более деталей. 7. Часть швейной машины, её основание.
29 3. В бытовой швейной машине имеются регуляторы: А) длины стежка; Б) ширины стежка; В) Ширины зигзага; Г) натяжения верхней нити.
30 4. 1 регулятора длины стежка; 2 привода; 3 нитепритягивателя; 4 нитенаправителя С помощью какого устройства швейная машина может приводиться в движение:
31 5. Какие виды приводов к швейной машине вы знаете?
33 Подведение итогов: Что нового мы узнали на уроке? С какими новыми терминами мы познакомились? Чему научились? Что понравилось на уроке?
Швейные машины с ручным приводом. Устройство ручного привода
Элементы машиноведения. Сценарии уроков.
Швейные машины с ручным приводом. Устройство ручного привода
(по учебнику «Технология. 5 класс»).
Швейные машины с ручным приводом.
Устройство ручного привода
Цель: ознакомить учащихся с историей создания швейной машины, с организацией рабочего места, санитарно-гигиеническими требованиями и правилами техники безопасности при работе на швейной машине, с устройством ручного привода; научить выполнять прямолинейные строчки на машине без ниток.
Наглядные пособия: таблицы «Швейная машина», «Устройство ручного привода».
Оборудование и материалы: швейные машины.
На классной доске выписаны термины:
привод швейной машины, рычаг регулятора длины стежка, рукав, платформа, задвижная пластина, челночное устройство, нитепритягиватель, моталка, маховое колесо, холостой ход.
I. Объяснение с практическим закреплением.
1. История создания швейной машины (см. в учебнике)
2. Устройство швейной машины.
Швейные машины служат для стачивания деталей из ткани при пошиве различных изделий.
Применение швейных машин позволяет ускорить и облегчить труд, повысить качество работы. Машинные швы ровнее, прочнее и красивее ручных.
Бытовые швейные машинки
Надежная работа швейной машины во многом зависит от умения и квалификации того, кто на ней шьет.
Необходимо твердо усвоить и знать правила работы на швейной машине, заправки верхней и нижней ниток, регулировки стежка, замены и лы, намотки нитки на шпульку и ее установки в челночное устройство; чистки и смазки швейной машины.
Промышленная швейная машина:
Устройство бытовой швейной машины:
Корпус ручного привода крепится к стойке рукава машины с помощью кронштейна.
На рабочий или холостой ход машину устанавливают с помощью винта-разъединителя (стального или пластмассового).
Изучение устройства ручного привода швейной машины.
1. Читая текст, приведенный выше, найдите на машине детали.
2. Впишите в форму отчета недостающие данные о перечисленных в ней деталях.
III. Текущий инструктаж.
Санитарно-гигиенические требования и правила безопасности на швейной машине.
Рассказать учащимся об организации рабочего места при работе на швейной машине, пояснить, что они должны четко организовывать свой труд и уметь планировать и контролировать свою работу.
Большое значение для сохранения здоровья и повышения производительности труда имеет правильная посадка работающего за швейной машиной. Предложить учащимся рассказать по учебной таблице, как должна сидеть девочка за машиной. При необходимости конкретизировать ответы учащихся и направлять их, задавая вопросы:
- Как сидит девочка на стуле? Где находятся ее ноги во время шитья? Против какой части машины сидит девочка? Как расположены руки при шитье на машине? Откуда падает свет?
Обобщая ответы, пояснить, что туловище девочки должно быть слегка наклонено вперед, находиться от края стола на расстоянии не более 10-15 см. Расстояние от глаз до выполняемой работы должно быть 3-35 см. Несоблюдение правил посадки влечет за собой искривление позвоночника, быструю утомляемость и может вызвать заболевание внутренних органов.
Предложить ученицам сесть за машины и проконтролировать свою посадку.
При работе на швейной машине необходимо соблюдать правила безопасности труда.
1. Волосы должны быть спрятаны под косынку.
2. На машине не должны лежать посторонние предметы.
3.Перед работой проверять, не осталось ли в изделии булавок или игл.
4.Не наклоняться близко к движущимся частям машины. 5.Следить за правильным положением рук.
IV. Практическая работа.
1. Поставьте машину на холостой ход. Для этого винт-разъединитель поверните до отказа на себя, придерживая левой рукой маховое колесо.
2. Поставьте приводной рычаг в рабочее положение: вставьте его в гнездо привода, оттянув стопор.
3. Потренируйтесь, равномерно вращая маховое колесо за рукоятку ручного привода. Помните, что при работе оно всегда должно вращаться на работающего.
4. Выньте приводной рычаг из гнезда, оттянув стопор.
1. Начертите карандашом или швейным мелом на ткани, сложенной вдвое, линии, как показано на рисунке.
Положение лапки при выполнении строчки параллельно намеченной линии:
2. Поставьте приводной рычаг в рабочее положение. Поставьте машину на рабочий ход, повернув винт-разъединитель до отказа от себя.
3. Поднимите иглу и лапку и подложите подготовленную для работы ткань.
4. Опустите иглу, поворачивая маховое колесо на себя, и проколите ткань в начале намеченной линии.
5. Опустите лапку и, медленно вращая рукоятку привода, направляйте ткань так, чтобы проколы иглы проходили точно по намеченной линии. Дойдя до конца линии, поднимите иглу и лапку и выньте ткань.
6. При прокладывании строчек по ломаной линии повороты делайте на опущенной игле.
7. Проложите строчки по оставшимся линиям.
8. Проложите строчки параллельно намеченным линиям. Для этого подложите ткань под лапку так, чтобы правый рожок лапки касался намеченной линии.
V. Заключительная часть.
Вопросы для закрепления.
1. Когда и где была изобретена первая швейная машина?
2. Какие типы швейных машин вы знаете?
3. Какие детали находятся на фронтовой доске швейной машины?
4. Для чего служит прижимная лапка?
5. Назовите детали шпульного колпачка.
6. Где находится регулятор натяжения нижней нити?
7. Что делают при помощи моталки?
8. Объясните принцип действия нитепритягивателя.
9. Почему ткань при шитье движется под лапкой?
10. Для чего служит Игловодитель?
11. Опишите порядок подготовки машины к работе.
12. Последовательность начала работы на швейной машинке.
13. Назовите правила безопасной работы на швейной машине.
14. Напишите схему работы швейной машины с ручным приводом
Заправка верхней и нижней ниток в машину
Цель: закрепить знания учащихся об устройстве швейной машины; научить приемам заправки верхней нитки в машину и шпульки с нижней ниткой в шпульный колпачок.
Наглядные пособия: таблицы «Швейная машина».
Оборудование и материалы: швейные машины с ручным приводом, шпульки с намотанными нитками.
На классной доске выписаны термины:
нитенаправитель, нитепритягиватель, регулятор натяжения верхней нити, шпульный колпачок, шпулька, шпульный колпачок, челночное устройство.
Сообщение познавательных сведений.
Опираясь на знания учащихся, полученные по элементам машиноведения, провести повторение устройства швейной машины, устройства и подготовки ручного привода к работе. Объяснить периоды работы машины: начало, работа и окончание работы.
Предложить ученицам сесть за машины и привести их в движение. Напомнить учащимся, что машина должна работать плавно, без рывков, а маховое колесо должно вращаться равномерно.
Упражнение выполняется без заправленных ниток, а прижимная лапка должна быть поднята.
II. Объяснение с практическим, закреплением.
Объяснить последовательность заправки в машину верхней нитки и напомнить учащимся, что перед заправкой верхней нитки рычаг нитепритягивателя должен быть установлен в крайнее верхнее положение.
Обратить внимание учащихся, что в машинах различных классов последовательность заправки верхней нитки одинаковая, хотя детали заправки могут иметь различное конструктивное оформление.
Для развития у учащихся технического мышления эти детали, а также последовательность заправки рекомендуется показывать на учебной таблице, учащиеся находят эти детали на швейных машинах.
Приемы заправки верхней нитки необходимо продемонстрировать 2-3 раза на машине, после чего под контролем учителя эту работу выполняют учащиеся.
Необходимо рассказать об устройстве шпульного колпачка, объяснить назначение шпульки и шпульного колпачка, показать его части на учебной таблице и предложить учащимся найти эти части на шпульных колпачках.
Надо продемонстрировать приемы заправки шпульки с нижней ниткой в шпульный колпачок, обратить внимание учащихся на то, что во время шитья нитка разматывается с вращающейся шпульки.
Следовательно, шпулька с нижней ниткой должна быть заправлена в шпульный колпачок так, чтобы при шитье не происходил перелом нитки о край прорези шпульного колпачка, в противном случае нитка будет рваться.
Упражнения по заправке шпульки с нижней ниткой в шпульный колпачок организуются аналогично упражнениям по заправке верхней нитки в швейную машину.
IV. Практическая, работа.
1. Заправка верхней нитки.
1. Поставьте машину на рабочий ход и поднимите иглу в верхнее положение.
2. Поставьте катушку с нитками на катушечный стержень и пропустите нитку через прорезь нитенаправителя.
3. Заведите нитку между шайбами регулятора натяжения верхней нитки, потянув ее за оба конца вверх, а затем в петлю компенсационной пружины.
4. Вденьте нитку в ушко рычага нитепритягивателя и заведите ее за крючок нитенаправителя на фронтовой доске и за крючок нитенаправителя на иглодержателе.
5. Вставьте нитку в ушко иглы со стороны нитенаправителя, оставив свободный конец нитки длиной 10-15 см.
Последовательность заправки верхней нитки:
Шпульный колпачок. Шпульный колпачок предназначен для заправки нижней нитки в челночное устройство и для регулирования ее натяжения. Изготавливают его из стали.
Устройство шпульного колпачка:
2. Заправка нижней нитки
1. Вставьте шпульку с намотанной ниткой в шпульный колпачок, как показано на рисунке а.
2. Заправьте нитку под пружину натяжения нитки шпульного колпачка (рис. б), оставив конец длиной 10-15 см.
3. Вставьте шпульный колпачок в челночное устройство (рис. в, г). Палец шпульного колпачка должен войти в прорезь челночного устройства. Если при этом послышится щелчок, то, значит, колпачок со шпулькой установлен правильно.
4. Закройте задвижную пластинку и выведите нижнюю нитку наверх через отверстие игольной пластинки (рис. д).
5. Концы обеих ниток заведите назад, под лапку (рис. е).
Последовательность заправки нижней нитки:
V. Текущий инструктаж.
Учитель рассказывает, что, приступая к шитью, необходимо подготовить машину к работе. Протереть ее; подобрать нитки в цвет ткани. Заправить верхнюю и нижнюю нитки. Сделать пробную строчку на двойном слое ткани, из которой будет изготавливаться изделие. Расположить инструмент и приспособления на рабочем месте в таком порядке, в каком они используются при выполнении работы.
Объяснить по учебной таблице, а затем продемонстрировать на машине приемы установки шпульного колпачка в челночное устройство.
Предлагается ученицам сесть за машины и выполнить упражнение по установке шпульного колпачка в челночное устройство; учитель следит за правильным выполнением. Затем объясняет по таблице и демонстрирует на машине приемы подъема нижней нитки из челночного устройства. Для этого пальцами левой руки надо придерживать конец верхней нитки, а ладонью правой руки поворачивать маховое колесо на себя и опускать иглу в отверстие игольной пластинки. В результате взаимодействия иглы и челнока происходит переплетение верхней и нижней ниток. После этого поворотом махового колеса на себя поднять иглу, придерживая левой рукой конец верхней нитки. Потянув за верхнюю нитку, вывести через отверстие игольной пластинки наверх нижнюю нитку. Концы обеих ниток длиной см отвести назад и положить под прижимную лапку. Прижимную лапку опускают только тогда, когда под нее положена сложенная в два слоя ткань. Это предохраняет лапку и зубцы рейки от повреждения. Упражнение по выводу нижней нитки из челночного устройства организуют аналогично упражнению по установке шпульного колпачка со шпулькой в челночное устройство. Если кончилась нижняя нитка, то необходимо вынуть шпульный колпачок и заправить его шпулькой с намотанной ниткой. Для этого поднимают прижимную лапку, ставят иглу в крайнее верхнее положение и вынимают шпульный колпачок, беря его пальцами левой руки за защелку. После заправки шпульный колпачок ставят на место. Упражнение выполняется аналогично предыдущим.
Подведение итогов, оценка работы. Учащимся дается задание принести к следующему занятию лоскут одноцветной хлопчатобумажной ткани.
VI. Заключительная часть.
Вопросы для закрепления.
С целью проверки знаний и умений учащимся предлагается назвать периоды работы машины и ответить на вопрос: чем приводится в движение ручная швейная машина?
Показать последовательность заправки верхней нитки в машину и шпульки с нижней ниткой в шпульный колпачок.
Узлы и детали машин
А у электрических машин? Ротор и статор с обмотками. В них происходит преобразование энергии движения в электрический ток (генераторы) или электрической энергии в движение (двигатели).
Острые лемеха плуга или тонкие диски лущильника являются рабочими органами этих сельскохозяйственных машин.
Но не обязательно рабочим органом машины должна быть какая-либо ее деталь. В угольных шахтах и на каменных карьерах применяются гидромониторы. В этих машинах основную работу выполняет мощная струя воды, выбрасываемая из их стволов,-она сама отламывает куски угля или камня, а рабочий только направляет ее в нужное место. Значит, в данном случае рабочим органом является струя воды.
В машиностроении применяется искровой метод обработки металлов. Здесь рабочим органом служит электрическая искра. В последнее время для обработки отверстий металлов и других твердых материалов стали использовать лазеры. Рабочим органом таких станков является тонкий луч монохроматического света (см. ст. «Новые методы обработки»).
Значит, совсем не обязательно, чтобы машина имела какой-либо отдельный двигатель. И сейчас существует множество различных машин, которые приводятся в движение человеком или животными: лошадьми, волами, верблюдами, слонами и т. д. Однако большинство современных машин приводятся в движение созданными человеком энергосиловыми двигателями. Такие двигатели повышают мощность и производительность машин, освобождают человека от тяжелого физического труда и позволяют широко механизировать и автоматизировать все процессы промышленного производства.
Какие же двигатели применяются в современных машинах?
В технологических машинах главенствующее положение завоевали электрические двигатели. Во-первых, они устроены проще и значительно надежнее других двигателей и имеют более высокий к.п.д. Пылезащитный, водонепроницаемый или взрывобезопасный корпус позволяет электрическому двигателю работать в любом цехе, и в шахте, и в пыли, и под дождем, и даже под водой.
Во-вторых, электрические двигатели всегда готовы к работе, ими легко управлять даже на расстоянии.
Нажатием кнопок вы пускаете двигатель, останавливаете его, меняете направление вращения. Двигатели постоянного тока, кроме того, позволяют плавно изменять частоту их вращения.
В-третьих, что очень важно, электрические двигатели позволяют значительно упростить механизмы машин и улучшить их конструкцию.
Раньше один мощный двигатель с помощью сложных ременных передач приводил в движение сразу несколько станков. Неудобство и несовершенство такого привода не нуждаются в пояснениях. С появлением электрических двигателей различной мощности каждый станок получил свой двигатель и даже несколько двигателей, приводящих в движение определенные части машины. Так, например, на современном большом карусельно-расточном станке установлено более 40 электрических двигателей. Более 40 двигателей имеет и шагающий экскаватор. А прокатный стан «превзошел» все машины: в прокате заготовки участвуют около 1000 электрических двигателей различной мощности.
Электрические двигатели позволили создать современные высокопроизводительные машины, агрегатные станки, автоматические станочные линии и заводы-автоматы. Благодаря им появились удобный электрифицированный инструмент и разнообразные машины, облегчающие труд человека в быту.
На многих землеройных, грузоподъемных, строительно-дорожных и сельскохозяйственных машинах, которым приходится кочевать по полям и бездорожью, работать вдали от источников электрического тока, применяются двигатели внутреннего сгорания.
Иное положение в мире транспортных машин. Здесь используются самые различные двигатели, в зависимости от требований, предъявляемых к машине (скорости, силы тяги), и от того, где она работает (на земле, в воздухе, на воде или под водой).
В воздухе авиационные поршневые двигатели внутреннего сгорания быстро уступают место газотурбинным я реактивным. На железной дороге электровозы с электрическими и тепловозы с дизельными двигателями вытеснили паровозы с их несовершенными паровыми машинами. А газовая турбина уже начала наступление на тепловозный дизель.
На тяжелых грузовых автомобилях вместо бензиновых двигателей появляются, мощные дизельные. Такие же двигатели работают на тракторах, комбайнах, судах. В городском транспорте соперничают электрические, бензиновые и дизельные двигатели.
Схема развития привода. Сначала один двигатель обслуживал много станков, затем каждый станок получил собственный двигатель. А современные станки снабжены не одним, а несколькими двигателями, каждый из которых приводит в движение определенные механизмы машины. Это значительно упрощает конструкцию привода и облегчает управление станком.
Двигатели, как правило, создают вращательное движение, а рабочие органы машины совершают движение по самым разнообразным траекториям и с различными скоростями. Следовательно, передаточные механизмы должны не только передавать движение и усилие от двигателя рабочим и вспомогательным органам машины, но и преобразовывать один вид движения в другой, изменять его скорость и направление.
Начнем с простого примера: нужно привести в движение водяной насос при помощи электрического двигателя. Рабочее колесо насоса должно вращаться с той же частотой и в том же направлении, что и вал двигателя. В этом случае достаточно поставить насос рядом с двигателем и соединить их валы между собой. Это делается при помощи простых муфт.
Иногда соединяемые части машин находятся на некотором расстоянии друг от друга и оси валов не совпадают. В этом случае используют вал с карданными шарнирами или гибкий вал (трос).
Иными словами, если мы хотим, чтобы ведомый вал вращался медленнее ведущего, мы должны поставить на нем шкив большего диаметра, чем на ведущем, и наоборот. Отношение диаметра ведущего шкива к диаметру ведомого называется передаточным отношением. (Для цепной передачи диаметры шкивов в формуле надо заменить числом зубьев ведущей и ведомой звездочек.)
Муфты для передачи вращения: простая муфта, фрикционная муфта (внизу).
Внизу: виды передач (слева направо): текстропная, цепная.
В некоторых машинах цепные передачи служат еще и частью рабочего органа. Например, ковши землеройной и зубья врубовой машины крепятся непосредственно на цепи и перемещаются вместе с нею.
Несмотря на то что ременные передачи наиболее просты, в машиностроении более широко распространены зубчатые передачи. Еле различимые глазом зубчатые колесики отсчитывают время в маленьких наручных часах, а гигантские зубчатые колеса диаметром в несколько метров помогают поднимать огромные щиты в шлюзах, поворачивать стрелы экскаваторов и подъемных кранов. Но для всех таких передач действительна одна и та же формула передачи скоростей. Она сходна с формулой ременных передач:
Зубчатые передачи допускают различное расположение валов, различные частоты и направления вращения.
Соотношение диаметров и числа зубьев зубчатых колес, находящихся в зацеплении, а следовательно, и передаточное отношение этой пары зависят от назначения передачи и выбираются на основе расчетов.
В тех случаях, когда для изменения частоты вращения оказывается недостаточным передаточное отношение одной пары колес, применяют несколько пар зубчатых колес. Такой механизм, заключенный в отдельный корпус, называется редуктором.
Для многих машин нужны передачи, позволяющие легко и быстро изменять частоту вращения ведомого вала. Для этого в редукторе устанавливают несколько параллельно расположенных валов, на которых находятся зубчатые колеса с различным числом зубьев. При помощи специальных устройств в зацепление вводят те или иные пары колес. Такие редукторы с изменяемым передаточным отношением называются коробками скоростей или коробками перемены передач.
Как бы хорошо ни были изготовлены зубья цилиндрических зубчатых колес, при их зацеплении неизбежно происходят удары, отчего они быстро изнашиваются. Поэтому в передачах, испытывающих большие нагрузки, применяют косозубые и шевронные зубчатые колеса. Зацепление зубьев у таких колес происходит плавно, без ударов.
Это основные виды механических передач движения, применяемые в современных машинах. Из их сочетаний состоит любой самый сложный передаточный механизм.
Чем больше совершенствуются машины, тем больше требований предъявляется к их механизмам. И не всегда механические передачи позволяют выполнять эти требования.
Передачи, преобразующие вращательное движение в поступательное (слева направо): ходовой винт, кривошипно-кулисный механизм, зубчатая рейка.
Внизу: гидравлическая передача в бульдозере.
У трактора-экскаватора «Беларусь» нет сложных механических передач от двигателя к ковшу. Двигатель приводит в движение только масляный насос, а масло, поступая под очень большим давлением в гидравлические цилиндры, заставляет рычаги совершать все рабочие движения. Так же устроены передачи от трактора ко многим сельскохозяйственным машинам.
Подшипники скольжения (слева направо): неразъемный, разъемный.
Вспомните: волочить какой-либо тяжелый предмет по скользкой, мокрой глине значительно легче, чем по шероховатому асфальту. А если приходится волочить по асфальту, то лучше подкладывать под предмет какие-нибудь катки. На языке техники это значит, что уменьшить трение можно, заменив сухое трение трением скольжения или трением качения.
Делаются вкладыши из бронзы или специального сплава. Благодаря принятому сочетанию трущихся материалов (черный металл вала по бронзе или другому сплаву) трение значительно снижается. Но этого мало. На внутренней поверхности вкладышей имеются бороздки, по которым растекается смазка. Как только вал начинает вращаться, он затягивает под шейки частицы масла. Постепенно между валом и вкладышами образуется масляная пленка, она приподнимает вал, и он вращается, уже не касаясь поверхности вкладышей. Так сухое трение заменяется жидкостным.
Трение сильно уменьшилось, но не исчезло совсем. При больших частотах вращения даже трение жидкостного скольжения вызывает сильный нагрев подшипника. Его надо охлаждать, и эта обязанность также поручается маслу. В одних подшипниках устраивают масляную ванну, а на вал надевают кольца, которые, вращаясь, подают свежее масло из ванны на шейку вала. В другие подшипники непрерывно подают масло при помощи специальных насосов. Масло одновременно и смазывает трущиеся поверхности, и охлаждает их.
Как видите, обеспечить надежную работу подшипников скольжения не так-то просто: они требуют повседневного ухода.
Значительно надежнее и удобнее в эксплуатации подшипники качения. В таких подшипниках стальные шарики (шариковые подшипники) или ролики (роликовые подшипники) катятся по канавкам колец, поставленных между вращающимся валом и неподвижной опорой. На преодоление трения в шариковом подшипнике тратится всего несколько тысячных долей общей нагрузки на вал. Смазывать такие подшипники надо густым маслом только при очередных ремонтах машины.
Решая вопрос о том, какому виду подшипников отдать предпочтение в том или другом случае, надо учитывать, что подшипники скольжения плохо работают при трогании с места, пока не образовалась масляная пленка (к тому же при резких толчках на валу эта пленка легко нарушается). Подшипники качения, наоборот, хорошо работают при трогании с места. Но и у них есть недостаток: они плохо переносят очень большие нагрузки, когда давление на шарики или ролики оказывается чрезмерно большим. Поэтому для каждого узла машины подбирается соответствующий тип подшипника.
Уменьшить трение можно и другими способами. Вы, вероятно, слышали о судах на воздушной подушке. Нагнетаемый сильным вентилятором поток воздуха поступает под днище судна и создает там давление, приподнимающее судно над водой. Увлекаемое воздушным винтом, такое судно легко скользит по поверхности воды как бы на воздушной подушке.
На опытах по электричеству в школе вам, наверное, приходилось видеть, как под действием магнитного поля приподнимается металлическое кольцо над сердечником сильного электромагнита. Значит, и воздушная подушка, и магнитное поле могут уменьшать трение в различных механизмах. Подшипники с воздушным трением уже находят применение в небольших воздушных (или газовых) турбинах, приводимых в движение сжатым воздухом. Эти турбины имеют очень большие частоты вращения, необходимые для создания прочной воздушной подушки между вращающимися частями и опорой. Здесь воздух одновременно приводит в движение турбину, «смазывает» ее и охлаждает.
Представьте себе, что произошло бы на улицах, если бы легковые и грузовые автомобили, троллейбусы и трамваи не имели тормозов! Не менее важны тормоза и для различных грузоподъемных и технологических машин.
Если в подшипниках трение было нашим врагом, с которым мы боролись всеми доступными нам способами, то в тормозах трение становится нашим помощником. Оно замедляет скорость машины, удерживает ее от самопроизвольного движения, помогает своевременно и быстро остановить.
Наибольшее распространение получили тормоза колодочного типа. На вращающемся валу машины находится стальной барабан. К нему при торможении снаружи или изнутри прижимаются колодки. Они сделаны из чугуна или другого материала, который в паре со сталью барабана имеет высокий коэффициент трения. Обычно колодки прижимаются к барабану с помощью рычагов усилием человека, электромагнитным устройством или сжатым воздухом.
В автомобилях, например, тормозные колодки прижимаются к барабану при помощи масла, нагнетаемого под давлением в тормозной цилиндр.
В последнее время вместо колодочных стали применять дисковые тормоза, в которых торможение осуществляется за счет трения между вращающимся и неподвижным дисками.
Часто можно встретить в машинах ленточные тормоза. У них вместо колодок к барабану прижимается охватывающая его лента, покрытая усиливающим трение материалом.
Часто тормозные колодки или ленты постоянно прижимаются к барабану весом груза, подвешенного на рычаге, и отжимаются при помощи электромагнита только на время работы механизма. Такие тормоза называются грузовыми и применяются в механизмах подъемных кранов и различных лебедок для предотвращения самопроизвольного опускания подвешенного на тросе груза.
В некоторых механизмах, например редукторах, для предотвращения самопроизвольного вращения ведомого вала применяют самотормозящую червячную передачу. Она отличается от обычных червячных передач меньшим углом наклона винтовой линии червяка. Благодаря этому трение, возникающее между зубьями колеса и червяком при передаче движения от колеса к червяку, надежно препятствует вращению механизма, а вращение от червяка к колесу передается свободно.
В ряде случаев применяют храповое устройство. Оно состоит из храпового (зубчатого) колеса и стопорящего приспособления («собачки»). «Собачка» допускает беспрепятственное вращение храпового колеса в одну сторону и надежно удерживает его при попытке повернуть в обратную.
Тормозные устройства (сверху вниз): ленточное, колодочное, храповое.
Такое устройство есть почти в любом пружинном механизме, например в часах. Оно позволяет свободно заводить пружину, но предотвращает ее самопроизвольное раскручивание.
Храповик с «собачкой» широко используется также в различных ручных лебедках для поднятия грузов.
Детали, из которых состоят машины, соединены между собой различными способами. Одни детали соединяют «раз и навсегда», другие так, чтобы их можно было разобрать и собрать вновь, и третьи так, чтобы они могли свободно двигаться относительно друг друга.
Неразборные соединения получают пайкой, запрессовкой одной детали в другую, с помощью заклепок. Однако чаще всего неразборные соединения получают газовой или электрической сваркой (см. ст. «Как сваривают металл»).
Разборные соединения, как правило, выполняют при помощи болтов с гайками или винтов. А чтобы соединяемые детали не развинтились от вибрации, применяют дополнительные стопорящие детали: контргайки, различные фигурные и пружинящие шайбы и шплинты.
Есть и иные типы разборных соединений. Шкивы, зубчатые колеса и другие вращающиеся детали соединяют с валом при помощи выступов, равномерно расположенных на одной из деталей, которые входят в пазы другой (шлицевое соединение). Эти же детали часто крепят и с помощью шпонки, входящей одновременно в вал машины и в соединяемую с ним деталь (шпоночное соединение). Иногда такие соединения позволяют перемещать вращающиеся детали вдоль оси вала. В этом случае их называют подвижными соединениями.
Как мы уже установили, основные рабочие операции машина выполняет сама, а человек только управляет ею. Для этого каждая машина имеет различные рукоятки, штурвалы, рычаги, педали и кнопки, при’ помощи которых человек включает двигатели, направляет режущий инструмент и т. д.
Увеличение габаритов и мощности машин, повышение скорости их движения привели к тому, что физических возможностей человека стало недостаточно, чтобы управлять такими машинами.
Например, водитель «Москвича», нажимая на педаль торможения, только перемещает поршень в главном тормозном цилиндре, вытесняя из него тормозную жидкость. Эта жидкость по трубопроводам поступает в тормоза колес и останавливает автомобиль. При этом жидкость давит на тормоза значительно сильнее, чем водитель на педаль. Такая гидравлическая система управления не только приводит в действии тормоза, но и усиливает действия человека.
Моторист легкого катера усилием своих рук, поворачивая штурвал, свободно разворачивает катер в любом направлении. А управлять рулями большого корабля человеку помогают мощные электрические машины.
Лопатки направляющего аппарата гидротурбины Братской ГЭС имеют высоту более 3 м, весят несколько тонн, они испытывают гигантское давление воды. Попробуй поверни их! Но машинисту и не надо это делать самому. Ему помогает масляная система регулирования турбины.
Многие сложные машины имеют комбинированные системы управления. Например, вы нажали кнопку, и электрический ток открыл электромагнитный клапан на маслопроводе. Масло поступило в сервомотор, и он повернул тяжелые лопасти турбины.
Эти системы управления не только умножили силы человека, но сделали его как бы многоруким: они позволили одному человеку управлять сразу несколькими машинами и механизмами.
Спуститесь в метрополитен. К платформе подходит поезд. Одним поворотом рукоятки машинист при помощи сжатого воздуха открывает и закрывает все двери вагонов. Осуществить такое управление при помощи простых рычагов и тросов было бы невозможно.
Машины становятся все более сложными и производительными, их скорость увеличивается, и человек уже не может следить за ними и управлять их работой только с помощью простых рычагов, педалей и кнопок, даже при наличии самых совершенных сервоприводов.
На помощь человеку приходят различные автоматические системы управления.
Яркими примерами достижений в этой области могут служить советские автоматические межпланетные станции, доставившие нам с Луны образцы лунных пород, или многокилометровые «походы» наших луноходов по ее поверхности. Автопилоты на современных воздушных лайнерах стали уже обычным явлением. А если мы спустимся на землю и заглянем на машиностроительные заводы, мы увидим автоматизированные станочные линии, станки, которыми управляют специальные программирующие устройства и электронные вычислительные машины. В этом будущее машиностроения (см. статьи раздела «Автоматика и кибернетика»).
Станины и ходовое оборудование
В заключение рассказа об узлах и деталях машин осталось добавить, что жизнь у машин бывает разная. Одни спокойно стоят в просторном цехе завода, другие кочуют с места на место, а третьи всегда в пути.
К первым относятся почти все станки. Они, как правило, имеют массивную станину, установленную на фундаменте. Это делает машину устойчивой, невосприимчивой к тряске и вибрации, что особенно важно, когда обрабатывают изделия, требующие высокой точности.
Тяжелые экскаваторы, например, перевозятся с одной стройки на другую на специальных многоколесных прицепах, а шагающие экскаваторы, башенные подъемные краны и многие другие машины перевозятся в разобранном виде. Правда, есть экскаваторы и подъемные краны, установленные на ходовом оборудовании транспортных машин: на шасси автомобиля, на железнодорожной платформе или барже. Эти машины могут передвигаться своим ходом на большие расстояния и обслуживать любые стройки.
Подъемные краны, установленные на ходовое устройство автомобилей, как правило, имеют еще специальные домкраты, которые при работе крана упираются в землю. Они придают крану большую устойчивость и, предохраняя ходовую часть от перегрузок, повышают грузоподъемность крана.