Техника твоими руками - страница 14

Вибрация, колебания — нежелательные явления в технике, когда они появляются непрошеными гостями. Если они не всегда приводят к быстрому разрушению сооружений и машин, то, действуя постепенно, все-таки значительно ускоряют их износ. Однако инженеры в настоящее время стали использовать вибрацию для некоторых видов работ, заставили ее приносить пользу.

Например, вибрация применяется для уплотнения еще не затвердевшего бетона, для транспортировки бетона самотеком по трубам, расположенным наклонно: без вибраторов бетон застревал бы в трубах.

Рассмотрим интересное применение вибрации при забивке в грунт свай и железных балок особой формы — шпунтов.

Раньше сваи и шпунты забивали в землю ударами мощных копров, или, как их называют, «баб».

Новый способ состоит в том, что небольшое специальное устройство заставляет вибрировать поставленную вертикально длинную шпунтину. Вибрация передается через нее грунту, и его частицы становятся настолько податливыми, что стальная балка постепенно погружается в землю уже под давлением собственного веса. Этот способ забивки шпунтов более дешев и производителен, чем какой-либо иной.

А теперь проделайте опыт, который покажет, что частички земли при вибрации становятся очень податливыми, похожими на частицы жидкости.

Положите на дно чашки шарик, сделанный из пробки. Диаметр шарика может быть 1–1,5 сантиметра. Затем насыпьте в чашку какую-нибудь крупу, например рис, и положите на ее поверхность металлический шарик (от шарикового подшипника) такого же примерно размера, что и пробковый шарик.

Быстро встряхивая чашку, заставляя ее вибрировать, наблюдайте, что произойдет с шариками.

Вы увидите через некоторое время, что металлический шарик погрузился в крупу, «утонул» и, как вы потом убедитесь, дошел до самого дна чашки. А пробковый шарик, наоборот, «всплыл» на поверхность крупы. Произошло то, что обычно происходит, когда мы имеем дело с жидкостью: более тяжелое тело утонуло, более легкое — всплыло.

Кажется, как хорошо было бы без трения! Не нужно было бы тратить огромные средства и энергию на преодоление этой вредной силы.

С трением ведется жестокая борьба, его стараются уничтожить всевозможными способами: конструкторы придумывают новые подшипники, новые способы смазки, химики создают новые сорта смазочных масел. На эту борьбу тратится очень много средств, но полностью уничтожить трение не удается.

И, несмотря на самую энергичную борьбу с трением, мы должны радоваться, что оно все-таки существует.

Трудно представить себе жизнь, если бы трение совсем отсутствовало.

Мы бы не смогли ни ходить, ни ездить. Автомобильные муфты сцепления, основанные на трении, пробуксовывали бы, тормоза перестали бы тормозить. Приводные ремни стали бы проскальзывать, детали разбегались бы при малейшем наклоне. Ничего нельзя было бы взять в руки. Короче говоря, при отсутствии трения появилось бы очень много неприятностей.

Как известно, трение делят на два вида: трение скольжения и трение качения.

Трение качения значительно меньше (при равных условиях) трения скольжения. Поэтому в технике стремятся трение скольжения заменить трением качения, заменить скользящие подшипники шариковыми Или роликовыми.

Проделаем два опыта, из которых будет ясна разница между этими видами трения.

Поставьте на стол утюг и, привязав к нему резинку, потяните за нее. Когда утюг сдвинется с места и начнет скользить по столу, измерьте длину растянутой резинки.

Затем положите под утюг несколько круглых карандашей. Теперь утюг сдвинуть с места будет гораздо легче, чем в предыдущем случае. Утюг легко покатится на карандашах, которые в данном случае являются роликовыми подшипниками.

Растяжение резинки будет значительно меньшим, потому что усилие на передвижение утюга, поставленного на карандаши-катки, будет небольшим.

Сравнив величины растяжения резинок, можно определить, во сколько раз в данном случае трение качения меньше трения скольжения. Но и в скользящих подшипниках трение скольжения частично заменяется трением качения. Мельчайшие частички масла, подобно шарикам, отделяют одну трущуюся поверхность от другой. И чем лучше обеспечивается смазка, тем меньше будет сила трения, тем меньшие усилия надо затратить на ее преодоление.