Законы развития систем - [150]

.

Пример П4.41. Муфта сцепления и тормозные узлы.

В тормозных узлах и муфтах сцепления используются фрикционные материалы.

Увеличение поверхности контакта

Чем больше площадь контакта трущихся поверхностей, тем больше суммарная сила сцепления, сопротивляющаяся движению. Не следует путать с силой трения при скольжении, которая в соответствии с законом Кулона, не зависит от площади соприкосновения тел с поверхностью, а зависит только от силы нормальной реакции этого тела и от состояния окружающей среды

(П4.3).

Сила трения скольжения возникает при скольжении данного тела по поверхности другого тела.

Сила трения

Где:

k — коэффициент трения для данных поверхностей (табулированная справочная величина),

R_n — сила нормального давления (силы реакции опоры, но не давления, т.к. давление зависит от площади).

Пример П4.42. Увеличение проходимости транспорта.

Для увеличения проходимости транспортных средств по не плотному грунту увеличивают площадь соприкосновения транспорта с грунтом. Используют гусеницы, широкие шины. Они создают меньшее давление на грунт и не портят его, например, при работе на пашне.

Дополнительный вес

Пример П4.43. Дорожный каток.

Дорожный каток делают как можно тяжелее, что бы лучше утрамбовать дорожное покрытие.

Винтовая пара (эксцентрик, рычаги) и упор

С помощью винтовой паты, эксцентрика или рычагов можно создать силу давления, которая усиливает трение.

Пример П4.44. Струбцина.

Чтобы предотвратить смещение одной детали по отношению к другой их зажимают струбциной, в которой имеется винтовая пара и упор (рис. П4.21а) в виде зажима, два перекрещивающихся рычага с осью вращения посередине (рис. П4.21б) и эксцентрика при развороте, которого осуществляется зажим (рис. П4.21в).

Рис. П4.21. Струбцина

Пневмо- и гидродомкрат и упор

Пример П4.45. Гидравлический зажим.

Пневматические и гидравлические домкраты обеспечивают значительно большие усилия зажима, поэтому создают большее трение (рис. П4.22).

Рис. П4.22. Домкраты

Импульсные и реактивные силы

Пример П4.46. Трамбовки.

Для уплотнения грунта или забивания свай используют пневматические или реактивные трамбовки, которые создают импульс силы за счет сжатого воздуха или реактивной струи реактивного снаряда. За счет импульса силы трамбовка прижимается к грунту, создавая большое трение и импульс силы передается в грунт. Пример вибротрамбовки приведен на рис. П4.23.

Рис. П4.23. Вибротрабмовка

Вакуум

Создавая вакуум между трущимися поверхностями, увеличиваем силу их сцепления, увеличивая силу трения.

Пример П4.47. Вакуумный захват.

Во многих отраслях техники, где необходимо «нежное» соприкосновение используют вакуумный захват. Ручной вакуумный захват стекол (рис. П4.24а), захват панелей (рис. П4.24б), захват листового металла (рис. П4.24в).

Рис. П4.24. Вакуумный захва

Антикрыло и набегающий поток

Антикрыло — это приспособление, предназначенное для увеличения прижимной силы автомобиля с дорожным покрытием491

Центробежные силы

Пример П4.48. Фиксация объекта.

Во вращающихся механизмах можно зафиксировать объект с внутренней стороны с помощью центробежной силы.

Магнитное поле

Пример П4.49. Сцепление колеса с рельсом.

Во время движения поезда по рельсам возникают случаи проскальзывание колес. Особенно часто это происходит в зимнее время, когда на рельсах появляется снег или лед или во время ливневых дождей. В зимнее время рельсы посыпают песком.

Для увеличения сцепления колес с рельсами (увеличение трения) применяется подмагничивание колес с помощью электромагнитов. Используя электромагниты, удалось увеличить коэффициент трения (рис. П4.25).

Рис. П4.25. Магнитопотоки колеса и рельса

Пример П4.50. Магнитный тормоз.

Электромагниты используются для торможения поездов.

Разработаны магниторельсовые тормоза на постоянных магнитах492. Преимущества таких тормозов заключаются в том, что они могут быть использованы и в качестве стояночных. Особый интерес они представляют для применения в вагонах трамвая. В этом случае тормоза должны при любых условиях сцепления удерживать вагон на уклоне 8%, в том числе и при отсутствии напряжения в контактной сети. В этой ситуации контакта колес с рельсами недостаточно, и требуется дополнительная тормозная сила, не зависящая от сцепления.

Электрическое поле

Увеличить сцепление между объектами можно используя статическое электричество, разноименные заряды и с помощь вихревых токов.

Вихривые токи (токи Фуко) — это замкнутые в кольца электрические токи в массивном проводнике, которые возникают при изменении пронизывающего его магнитного потока. Они являются индукционными токами и образуются в проводящем теле либо вследствие изменения во времени магнитного поля, в котором находится тело, либо вследствие движения тела в магнитном поле, приводящего к изменению магнитного потока через тело или какую-либо его часть. Величина вихревых токов тем больше, чем быстрее меняется магнитный поток.

Пример П4.51. Вихретоковый тормоз.

Вихретоковый тормоз основан на использовании вихревых токов.

Вихретоковый тормоз хорошо регулируется и работает без использования сил трения. В связи с этим он лучше других подходит для высокоскоростных поездов. Любая иная система значительно проигрывает в тормозной силе при торможении с высокой скорости.