Коллектив авторов - Большая энциклопедия техники

Водоподъемное колесо

Водоподъемное колесо – простейшая конструкция для подъема воды из рек, больших ручьев, арыков в виде большого деревянного колеса, по окружности которого закреплены деревянные черпаки, обитые кожей (сыромятной) или войлоком. Такие водоподъемные колеса появились на реках более двух тысяч лет назад в земледельческих районах Китая, Индии, Юго-Западной и Средней Азии, Северной Африки, Южной Европы. Об этом свидетельствуют рисунки и записи в исторических летописях и описаниях путешественников. Водоподъемные колеса в некоторых южных регионах России действуют и в настоящее время, используются для подъема воды из рек на возвышенные (относительно) берега для полива огородов и садов в частном секторе, земледельческих хозяйствах. Черпаки на водоподъемном колесе располагаются против течения реки (или большого ручья или арыка). При вращении колеса под воздействием течения реки вода набирается в черпаки и поднимается вверх, а при опускании выливается из черпаков в деревянный желоб, по которому вода поступает в поливные канавы и борозды. Водоподъемные колеса обычно устраивают в беднейших хозяйствах, не имеющих финансовых возможностей для оплаты постоянно дорожающих горюче-смазочных материалов и электроэнергии, а также из-за значительного диспаритета цен на сельскохозяйственную продукцию и энергоносители, оборудование насосных станций.

Волновая передача – механизм, в составе которого имеется генератор волн, обеспечивающий передачу и преобразование движения из вращательного в поступательное. В механизмах различного назначения применяется два вида волновой передачи: первый – волновая зубчатая передача и второй – волновая фрикционная передача.

1. Волновая зубчатая передача представляет собой механизм, содержащий зацепляющиеся между собой гибкое и жесткое зубчатые колеса и обеспечивающий передачу и преобразование движения благодаря деформированию гибкого колеса. Такая передача может быть представлена как конструктивная разновидность планетарной передачи с внутренним зацеплением, характерной особенностью которой является использование сателлита, деформируемого в процессе передачи движения. Волновая зубчатая передача имеет несколько разновидностей, но в каждой из них имеется генератор волн (его называют также волнообразователем). Генератор волн, устанавливаемый в волновой зубчатой передаче, выполняется в механизмах в нескольких вариантах:

  1) тонкостенной гибкой оболочки, при этом гибкость оболочки позволяет обеспечивать передачу движения с сателлита этого механизма на ведомый вал;

  2) водила с двумя роликами;

  3) симметричного кулачка специального профиля, на который надевают соответствующий гибкий подшипник;

  4) дисков вместо роликов, при расположении их в параллельных плоскостях.

Независимо от конструкции генератора волн в волновой зубчатой передаче гибкое колесо при его нагружении изменяет свою начальную форму. Это происходит из-за наличия зазоров и упругости элементов механизма, взаимодействующих с гибким колесом. В оптимальном варианте волновая зубчатая передача характеризуется малыми габаритами и массой при одинаковой несуществующей способности, причем при передаточных отношениях 100—400 коэффициент полезного действия достигает 0,8—0,9; кроме того, при определенных параметрах данный механизм может работать в режиме мультипликатора. (Примечание: мультипликатор – повышающая передача, включающая в себя систему взаимодействующих колес, заключенных в единый корпус.)

  2. Волновая фрикционная передача – механизм, содержащий фрикционную пару в виде контактирующих между собой гибкого и жесткого звеньев и обеспечивающий передачу и преобразование движения путем деформирования гибкого звена. Волновая передача данного вида содержит:

  1) генератор волн (или волнообразователь);

  2) гибкое колесо;

  3) жесткое колесо.

Гибкое колесо контактирует с жестким колесом обычно в двух противоположных зонах указанного механизма. Прижимаются колеса друг к другу в процессе работы в этих зонах генератором волн, причем при его вращении зоны перемещаются относительно жесткого колеса. Волновая фрикционная передача выполняется еще в двух вариантах:

  1) в первом гибкое звено имеет две дорожки, взаимодействующие соответственно с двумя жесткими колесами;

  2) во втором гибкое колесо выполнено в виде диска, а генератор волн – в виде цилиндрического кулачка, выступы которого прижимают гибкое колесо к жесткому.

За каждый оборот генератора волн гибкое колесо поворачивается относительно жесткого колеса на угол, соответствующий разности длин дорожек и относительному скольжению звеньев. Волновые передачи обоих видов широко применяются в различных станках, механических системах машин и оборудования промышленных предприятий и прежде всего в машиностроительных производствах.

Ворот – простейший механизм, предназначенный для подъема небольших грузов вручную с небольшой глубины или на небольшую высоту. Ворот применялся для различных целей с глубокой древности и представлял собой бревно цилиндрической формы, опиравшееся на две опоры, при этом с одной стороны или с обеих сторон устраивались ручки Г-образной формы, при вращении которых вращалось бревно с закрепленной на нем цепью или прочной веревкой с крюком на конце; к крюку крепился какой-либо груз. Такой ворот устанавливался обычно на колодцах и служил для подъема воды вручную ведрами с глубины. Ворот применялся в древности также при разработке угля или руд на небольших глубинах с устройством вертикальных стволов (по типу колодцев). Аналогично добывали нефть при ее неглубоком залегании первые нефтедобытчики, использовавшие при этом кожаные ведра и ворот. Ворот также широко применялся при строительстве различных сооружений: домов, теремов, замков феодалов, церквей, храмов для подъема строительных материалов вручную на определенную высоту. По принципу действия ворота выполняется такой инструмент как коловорот, применяемый весьма широко при столярных и плотницких работах для сверления неглубоких и небольших по диаметру отверстий в деревянных деталях и конструкциях.

Втулка – цилиндрической (преимущественно) формы изделие, выполненное из различных марок стали, чугуна, сплавов и пластмасс высокой прочности; широко применяется в различных механизмах и приборах. Например, в приборе Роквелла устанавливается специальная направляющая втулка, в которой находится шпиндель, перемещающийся в ней при выполнении испытаний образцов (металлических или неметаллических) на твердость (по способу Роквелла). Втулки изготавливаются:

  1) цельными или разрезными;

  2) с небольшими отверстиями (с резьбой) под крепежные винты или болты;

  3) с пазами под шпонки и др.

Втулки широко применяются:

  1) в головках шатуна поршня прямоточного компрессора;

  2) в головке шатуна трактора;

  3) в поворотном кулаке передней оси трактора;

  4) в шарнирных соединениях механизмов тепловозов и электровозов;

  5) при установке подшипников на гладких валах (без заплечников) многоопорных (так называемые закрепительные втулки);

  6) при установке подшипников в концевых опорах валов или осей (используются закрепительно-стяжные втулки;

  7) при установке радиальных шариковых сферических двухрядных подшипников средней серии на закрепительной втулке и др.

Из приведенного перечня видно, что применяются втулки весьма широко и причем в очень ответственных узлах различных механизмов и машин. В некоторых случаях неразрезная втулка (из бронзы или антифрикционного чугуна) запрессовывается в корпус радиального подшипника или закрепляется в нем стопорным винтом или штифтом. Втулки изготавливаются также и с конической поверхностью в случае установки ее на конические концы валов или осей. Для малонагруженных механизмов по заказам потребителей втулки изготавливаются из специальных графитовых материалов с пропиткой свинцом, баббитом, кадмием и др.

Гайка – крепежная металлическая (преимущественно) деталь, применяемая в резьбовых соединениях или винтовых передачах, имеющая отверстие с резьбой. Гайки подразделяются на:

  1) обычные с шестигранной или четырехгранной внешней поверхностью;

  2) корончатые, специальные (у таких гаек верх разрезной, напоминает корону властителей);

  3) специальной конструкции для токарно-винторезных станков и различного оборудования, машин.

Гайки широко применяются во фланцевых соединениях запорной арматуры (вентилей, задвижек, клапанов и др.) на всех типах трубопроводов – магистральных, городских, внутриквартальных (в том числе на газонефтепроводах). Гайки изготавливаются из стали марок: 10, 20, 25, 35, 35 Х, 30 ХМА и 35 ХМА (сталь подбирается в зависимости от рабочего давления и температуры среды, перекачиваемой по трубопроводам). Высота гаек обязательно учитывается при монтаже фланцевых соединений, например при рабочем давлении в трубопроводе более 4 МПа применяют гайки высотой, равной диаметру болта, т. е. если болт крепежный имеет диаметр в 24 мм, то высота гайки должна быть равной 24 мм. Гайки также широко применяются при креплении колес к оси грузовых машин, тракторов, троллейбусов и легковых автомобилей. Размеры гаек обозначаются так: М 10 (10 – диаметр в мм), М 12, М 14 и т. д. Гайки применяются и в постоянных соединительных муфтах, в частности в шарнирных асинхронных крупногабаритных муфтах, устанавливаемых в трансмиссии автомобилей.