Учёба. Образование

 Техническое творчество

 Издательство ЦК ВЛКСМ «Молодая Гвардия» 1955 г.

Модель погрузочно-разгрузочного механизма

Эта интересная модель изображена на рисунке 30. Она действует следующим образом: на наклонной плоскости, образованной двумя металлическими стержнями (1), свободно двигается небольшая одноосная или двухосная каретка (2). К оси каретки с помощью капроновой нитки (3) подвешивается небольшой ковшик (4). С правой стороны наклонной плоскости установлен лоток (5) с металлическими шариками, которые являются своеобразным грузом. Шарики в лотке удерживаются простейшим анкерным механизмом (6).

В начальный момент каретка находится на наклонной плоскости в самом верхнем положении, ковшик при этом опущен. Под действием силы тяжести каретка начинает двигаться вниз по наклонной плоскости и наматывать на ось нитку, удерживающую ковшик. Дойдя до самого нижнего положения, каретка ударяет в рычаг анкерного механизма, и в ковшик падает шарик. Вес шарика делается таким, чтобы под его тяжестью нитка раскрутилась, а каретка снова поднялась вверх. Когда каретка вернется в крайнее верхнее положение, ковшик опрокидывается набок и шарик выскакивает из нее. Опрокидывание ковшика делается при помощи второй нитки, укрепленной на оси с помощью кольца (см. рис. 30). Как только шарик выкатится, каретка начнет двигаться вниз и затем весь процесс повторяется в той же последовательности. Так, автоматически, без всякого двигателя будет произведена разгрузка всех шариков.

Чтобы лучше понять принцип действия этой модели и спроектировать ее, рассмотрим рисунок 30, справа. Известно, что тело, двигающееся по наклонной плоскости, совершает это движение с постоянным ускорением, которое меньше ускорения падающих тел. Обозначим через Р силу тяжести (вес) каретки с ковшиком и разложим эту силу на составляющие: силу гл вдоль наклонной плоскости и силу Р„ перпендикулярно к ней. Сила F2 вызывает прогибание металлических стержней, образующих наклонную плоскость, и трение при движении каретки (которое для простоты рассуждения не учитывается). Другая сила Ft является для данного момента постоянной и вызывает постоянное ускорение каретки по наклонной плоскости. Величину силы Fx можно легко определить.

Во время движения каретки вниз на ось ее будет намотана нитка, удерживающая ковшик. Когда в ковшик (в нижнем положении) упадет шарик, сила Р возрастет, увеличится и сила F2 и, кроме того, появится новая сила FB (от закрученной нитки, направление которой противоположно силе Fx).

Если новая сила Fs будет больше силы Fi, то каретка под действием силы Fs начнет двигаться вверх по наклонной плоскости.

Как сделать силу F8 большей? Очевидно, для этого надо правильно подобрать вес шарика.

Когда основные силы и соотношения будут установлены, приступают к конструированию модели.

Металлические стержни, образующие наклонную плоскость, должны иметь определенную длину и необходимое сечение (чтобы не прогибались сильно). Кроме того, при движении по ним каретки должно создаваться определенное трение. Ясно, что если колеса каретки будут скользить на металлических стержнях, то модель действовать не будет. Поэтому для модели берут два железных стержня длиной 800 мм и сечением не менее 6 мм2 и на поверхности их напильником наносят мелкие зубчики.

Оба стержня укрепляются на подставках (7), причем высота одной из них (левой) может изменяться, с тем чтобы можно было подобрать наклон стержней.

Каретка представляет собой два металлических колеса с желобками, прочно насаженными на общую ось. Но лучше сделать двухосную тележку. Капроновая нитка, длина которой подбирается по высоте левой стойки, туго привязывается к оси. Ко второму концу ее укрепляется ковшик. Ковшик делается из жести. По своим размерам он должен соответствовать диаметру шариков.

К одному краю ковшика привязывается еще одна нитка, которая служит для опрокидывания ковшика. Длина этой нитки должна быть точно подобрана, иначе шарик из ковшика не будет выскакивать точно в заданном месте.

Второй конец нитки укрепляется также на оси каретки, но с помощью свободно скользящего кольца.

Наиболее кропотливым делом является изготовление лотка для шариков и анкерного механизма. Каретка, опускаясь вниз, ударяет в рычаг (8). Этот рычаг жестко связан с анкером одной осью.

В обычном положении, рычаг оттягивается пружинкой и левый палец анкера удерживает в лотке все шарики. Во время удара рычаг поворачивается, левый палец анкера опускается, а правый поднимается и первый шарик в лотке получает возможность вкатиться в ковшик. Все остальные шарики должны удерживаться правым пальцем. Когда каретка пойдет вверх, пружинка вернет рычаг в первоначальное положение и все шарики переместятся до левого пальца анкера.

При конструировании этого узла надо правильно подобрать высоту установки лотка и его наклон. Необходимо сделать так, чтобы шарики хорошо скользили в лотке и падали именно в ковшик.

Лоток и анкерный механизм можно сделать из металла или лучше из органического стекла. Укрепляется лоток с помощью подставки, которую можно перемещать на основании модели.

Изготовление модели начинают с направляющих стержней и стоек, затем делают каретку и ковшик. Последними изготовляются лоток и анкерный механизм. Готовую модель надо испытать и хорошо отрегулировать.

Сначала регулируется движение каретки по направляющим наклонной плоскости. Каретка должна хорошо скатываться и подниматься. Вкладывая рукой шарик в ковшик, добиваются хорошего и спокойного перемещения каретки.

Затем регулируется анкерный механизм. Надо сделать так, чтобы при ударе ковшика в рычаг в ковшик попадал только один шаг рик. Этого можно добиться, изменяя угол наклона лотка. Далее производится общая регулировка всей модели.

Простая действующая модель разгрузочно-погрузочного механизма смотрится с большим интересом.