Начало
О компании
Новости
Рулетки
Спецодежда
Журнал
Музей
Сотрудничество
Вакансии
Сервис
Контакты
Публикация в журнале Инструментарий Публикации Виртуальная экспозиция Видео   Фото с выставок

Нет предела совершенству и... совершенствованию.


Совершенство так далеко от нас, что,
как ни различны наши жизни,
расстояние наше от совершенства одинаково для всех нас.
ЛЕВ ТОЛСТОЙ
Некруглые конические колеса.

Человечество всегда стремилось к совершенству, пытаясь запечатлеть невыразимое, передать его в мир ощущаемого, и перейти к осмыслению глубокой сути вещей, явлений, самого существования человека и окружающего его мира.

«В природе все происходит в некоторой вечной необходимости и в высочайшем совершенстве» (Б. Спиноза. Этика, доказанная в геометрическом порядке и разделенная на пять частей. Гос.соц.-эк.изд., М.-Л., 1932 г.)

Уловить и выразить эту гармонию можно разными способами. Все люди творчества пытаются сделать это. Поэты - стихами, художники - картинами, композиторы - музыкой, ученые - научными теориями. А кто-то, быть может, своей жизнью, своими поступками.

Одной из фундаментальных наук, исследующих природу, является механика. Для ученого-механика - мир пронизан некоей идеей, и его задача уловить эту идею, выразить ее с помощью математики. Механик в душе - романтик, отнюдь не меньше, чем поэт или художник. Каждому механику близка философия Спинозы: материальное и идеальное неразделимы, это не два разных начала, а две стороны единого бытия, мировой гармонии. Именно сочетание интуиции и логики помогло сделать массу открытий в период рождения нового естествознания, который, начиная со второй половины XV века, привел к расцвету механики в эпоху Возрождения.

«Это был величайший прогрессивный переворот из всех пережитых до того времени человечеством, эпоха, которая нуждалась в титанах и породила титанов по силе мысли, страсти и характеру, по многосторонности и учёности...» Ф. Энгельс.

В наши дни трудно представить человека, который не знает имен великих ученых и изобретателей того времени: Леонардо да Винчи (1452-1519); Николай Коперник(1473-1543); Джордано Бруно (1548-1600); Иоганн Кеплер(1571-1630); Галилео Галилей (1564-1642); Исаак Ньютон (1643-1727). Их работа повлияла на весь ход развития техники.

Существует гипотеза, глобального историко-психологического свойства: дело в том, что круговое движение характерно для неорганической материи; возвратно-поступательное присуще лишь живым существам. Поэтому точильщик водит лезвием вдоль крутящегося точила. Поэтому смычок, появившийся в Х веке, уверенно вытеснил колесную лиру на периферию музыкальной культуры. В этом одна из причин, почему вращающаяся спираль так легко обманывает наш глаз. Нам проще думать, что она движется поступательно.

Но технический прогресс состоял как раз в переводе возможно большего числа механических движений из возвратно-поступательной формы во вращательную и наоборот. Возникла необходимость в создании специального передаточного механизма, который мог бы не только передавать, но и преобразовывать вращательное движение.

В течение многих веков человек-механик искал решение этой головоломки.

Разрешая эту проблему, древние изобретатели опять обратились к идее колеса. Простейшая колесная передача работает следующим образом. Представим себе два колеса с параллельными осями вращения, которые плотно соприкасаются своими ободьями. Если одно из колес начинает вращаться (его называют ведущим), то благодаря трению между ободьями начнет вращаться и другое (ведомое). Причем пути, проходимые точками, лежащими на их ободьях, равны. Стало быть, большее колесо будет делать по сравнению со связанным с ним меньшим во столько же раз меньше оборотов, во сколько раз его диаметр превышает диаметр последнего. Если диаметр одного колеса в два раза больше, чем диаметр второго и ведомым будет большее колесо, то с помощью этой передачи скорость движения увеличивается в два раза , но при этом в два раза уменьшится крутящий момент. Такое сочетание колес будет удобно в том случае, когда важно получить на выходе большую скорость, чем на входе. Если, напротив, ведомым будет меньшее колесо, мы потеряем на выходе в скорости, но зато крутящий момент этой передачи увеличится в два раза. Эта передача удобна там, где требуется "усилить движение" (например, при подъеме тяжестей). Таким образом, применяя систему из двух колес разного диаметра, можно не только передавать, но и преобразовывать движение. В реальной практике передаточные колеса с гладким ободом почти не используются, так как сцепления между ними недостаточно жесткие, и колеса проскальзывают. Этот недостаток был устранен - вместо гладких колес начали использовать зубчатые.

Первые колесные зубчатые передачи появились около двух тысяч лет назад, однако широкое распространение они получили значительно позже. Дело в том, что нарезка зубьев требует большой точности. Для того чтобы при равномерном вращении одного колеса второе вращалось тоже равномерно, без рывков и остановок, зубцами необходимо придавать особое очертание, при котором взаимное движение колес совершалось бы так, как будто они перемещаются друг по другу без скольжения; тогда зубцы одного колеса будут попадать во впадины другого. Если зазор между зубьями колес будет слишком велик, они станут ударяться друг о друга и быстро обломаются. Если же зазор слишком мал - зубья врезаются друг в друга и крошатся. Расчет и изготовление зубчатых передач представляли собой сложную задачу для древних механиков, но они оценили их удобство. Ведь различные комбинации зубчатых колес, а также их соединение с некоторыми другими передачами давали огромные возможности для преобразования движения.

Например, после соединения зубчатого колеса с винтом, получалась червячная передача, передающая вращение из одной плоскости в другую.

Применяя конические колеса, можно передать вращение под любым углом к плоскости ведущего колеса. Соединив колесо с зубчатой линейкой, можно преобразовать вращательное движение в поступательное, и наоборот, а, присоединив к колесу шатун, получают возвратно-поступательное движение.

Многие изобретения и усовершенствования оказывались забыты, а потом делались повторно, иногда через много веков. Так, выдумка средневековья - кривошипно-шатунный механизм, человек Нового Времени запатентовал как свою собственную. В августе 1780г. Джеймс Пакард из Бирмингема получил свидетельство, что именно он является его изобретателем. Некоторые из таких идей можно увидеть на примере механических сверлильных станков ХIХ в. - экспонатов «Санкт-Петербургского Музея Инструмента».

Интересные идеи были разработаны при эволюции велосипеда. Изначально, кривошипный механизм и педали насаживали непосредственно на ось колеса, в результате - для достижения большой скорости велосипеда на нем приходилось слишком часто и с очень большим усилием нажимать на педали. Пробовали избавиться от этого недостатка, увеличивая диаметр колеса - получили велосипед, для езды на котором требовалась ловкость акробата. Изменение передачи, другими словами - изменение длины пути, проходимого при одном повороте педального кривошипа, позволило бы сберечь силы велосипедиста и дать более легкий ход машине.

Один из вариантов решения этой проблемы - использование рычага. Очень изящную рычажную передачу, в которой было исключено вредное влияние мертвых точек кривошипного механизма велосипеда, предложил Павел Фрелих в Кельне. Безцепная передача посредством конических зубчаток, La Danoise.

При доработке кривошипных механизмов горных велосипедов использовали зубчатую муфту для переключения с одной зубчатой передачи на другую, для смены скорости. Еще одно решение - использование цепной или ременной передачи. Эта решение нашло широкое применение в различных областях жизни, техники, в усовершенствованиях инструмента. В конце ХIХ начале ХХ века в России и по всей Европе сверлильные станки работали с использованием ременного привода. Широко использовались ручные дрели на цепной передаче. Но цепи и ремни обладали многими недостатками; основной из которых - трудность содержать их в чистоте и возможность попадания постороннего тела в звенья или под движущийся ремень. На производстве нередко происходили несчастные случаи - рабочие получали травмы. Поэтому такие передачи старались заменить чем-либо иным. Например, двойной конической передачей. Опыты профессора Карпентера в Америке (ХIХ в.) показали равноценность обоих передач в смысле их коэффициента полезного действия. Но цепная передача работала более мягко, что трудно было достичь при зубчатой передаче из-за сложности ее изготовления. Это привело фирму «Danoise» (конец ХIХ в., Копенгаген) к мысли сделать одно из сцепляющихся колес с зубцами в виде роликов, вращающихся на шариках. Этим добились очень легкого и мягкого хода, но требовалась в высшей степени тщательная отделка механизма. Эта идея не получила развития, и цепные передачи в механизмах велосипедов продолжали доминировать над прочими.

Но, все же, единственное, что остается после человека - его творчество, поэтому человек бессмертен хотя бы настолько, сколько он заложил камней в храм науки и искусства - копию здания мировой гармонии, создаваемую человечеством.


Любовь Кириллова
Директор «Санкт-Петербургского Музея Инструмента»


Полное и частичное воспроизведение материалов допускается с письменного разрешения дирекции.
  Первая страница > Музей инструмента > Публикации   наверх
  Rambler's Top100     Яндекс цитирования    
 
 Проммашинструмент, 2000 
Design by ITC, 2000