Юный техник, 2000 № 11

Здесь гайка и винт вращаются в разных направлениях, в результате чего при каждом повороте рукоятки винт поднимается очень медленно. Конструкция довольно проста, содержит немного деталей. А как обстоят дела с потерями на трение, с реальным выигрышем в силе?

Он у всех винтовых домкратов зависит от нагрузки. В нормальных условиях между витками резьбы винта и гайки присутствует слой смазки, и тогда трение невелико. Если нагрузка превышает некоторый предел, масло выдавливается и витки начинают тереться всухую. Трение резко возрастает, чем ограничивает максимальный вес, который можно поднять данным домкратом.

Есть два пути борьбы с этой неприятностью. Один из них подбор смазки. Ее стараются делать достаточно густой, чтобы она не вытекала при больших давлениях. В нее добавляют графит, дисульфит молибдена — вещества, делающие поверхность достаточно скользкой даже тогда, когда масляная пленка частично разорвана. Однако, идя по этому пути, мы обычно уменьшаем трение при больших нагрузках, но оно растет при малых.

Более радикальный путь — шариковый винт. Это пара винт — гайка, между витками которых катаются стальные шарики, такие, как у подшипников. Здесь трение скольжения заменяется в десятки и сотни раз меньшим трением качения. Правда, за такую замену приходится дорого платить.

Прежде всего витки винта и гайки теперь должны иметь строго определенный круговой профиль, соответствующий диаметру шарика. Выполняться он должен с микронной точностью. Касание между шариком и винтовой поверхностью происходит на очень малом по площади участке, где развивается значительное давление на единицу площади. Поэтому винты, гайку и шарики здесь приходится делать из высокопрочных термообработанных легированных сталей. А это, как вы догадываетесь, отнюдь не упрощает их изготовление.

Сложна и гайка сама по себе (рис 6). Ведь шарики при работе пары винт — гайка перекатываются, протекают между витками. И гайка имеет канал, по которому они текут по замкнутому пути.

Шариковые винтовые пары отличаются не только малым трением, но и как следствие мало подвержены износу, имеют исключительно высокую точность перемещения. Поэтому они находят широчайшее применение в технике. И не только там, где нужно получить большой выигрыш в силе. Но и там, где нужна точность, например, в станках.

Что касается домкратов, то из-за высокой (более чем стократной по сравнению с обычным винтом) стоимости изготовления здесь они редки. Однако, по имеющимся сообщениям, шариковые домкраты для специальных целей (резервный механизм поворота орудийного ствола) были сделаны и дали реальный 500-кратный выигрыш в силе.

Поговаривают, что создается смазка на основе фуллеронов — молекул углерода, имеющих шаровидную форму. Возможно, смазанный ею винт будет не скользить, а кататься, как на шариках.

Как видим, полиспаст, блок, винт и домкрат неисчерпаемы, как атом. Попробуйте и вы придумать что-нибудь новенькое в области использования очень непростых простых механизмов.

А.ВАРГИН

Рисунки автора

ФОТОМАСТЕРСКАЯ

Панорама — «мыльницей»

Старинная застройка городской площади, раскинувшаяся череда гор — типичные сюжеты, которые сами просятся в панорамный кадр. Дело это вроде бы нехитрое — снимай последовательно кадр за кадром, а после смонтируешь в широкоохватную картину. К сожалению, составленные таким образом, они не всегда удаются: снимая с рук, трудно обеспечить равные углы поворота камеры, намеченный уровень горизонта…

Камера непременно свалится набок. А если съемка производится аппаратом с механическим затвором, за время смены кадра могут произойти изменения условий освещения.

В этом отношении предпочтительнее камеры автоматические, называемые «мыльницами». А для обеспечивания точных углов поворота и устойчивого горизонта, следует использовать хотя бы простейшее панорамное приспособление, изображенное на рисунке.

Диск имеет на краях три равноотстоящих болта с резьбой М6. Они служат для придания основанию горизонтального положения на выбранной опоре. Сверху на основании шарнирно укреплен диск поменьше — панорамная головка. На ней с помощью мелких петель, используемых для шкатулок, удерживается край площадки, на которой крепится фотокамера. Узел ее фиксации не показан — он зависит от имеющейся у вас камеры. Это может быть, например, штативный винт.

Наклон площадки и камеры может изменяться регулируемым упором. В его качестве удобно применить использованный патрончик от губной помады, заменив саму помаду деревянным штифтом. Кстати, на такие же узлы имеет смысл заменить и регулировочные болты. Теперь подготовка к съемке панорамы немного ускорится. А чтобы панорамная головка поворачивалась на углы, равные горизонтальному углу зрения объектива, по окружности основания делается несколько радиальных пропилов, а в них размещается на шарнире «флажок», связанный с поворотной головкой. После очередного кадра панорамы «флажок» поднимают и поворачивают панорамную головку, пока «флажок» не попадет в следующую прорезь. Между основанием и кадрами помещаете тонкую пластмассовую шайбу. Она избавит при повороте камеры от лишнего трения. Шарнир «флажка» должен позволять ему падать в прорезь под действием собственного веса. Если вы намерены пользоваться фотографическим штативом, укрепите снизу основания штативное гнездо.

Обычно фотопанорама обеспечивается двумя-тремя последовательно снимаемыми кадрами, охватывающими угловое пространство порядка 120–180°. С такой задачей наша приставка вполне справится. Для съемки же круговой панорамы потребуется составная опора-монопод, «ростом» повыше оператора. Дотянуться до камеры с панорамной головкой теперь уже не удастся. Выход из положения — снабдить автоматическую камеру автоматическим же устройством. Не вдаваясь в детали, поясним его конструктивную схему.

Подвижный диск с камерой будет вращаться при помощи миниатюрного электромоторчика с понижающим редуктором, применяемым в игрушках. Нажимать на спусковую кнопку камеры станут шесть роликов, укрепленных по окружности пластинки — подобия крыши. «Наезжая» на ролик, кнопка утапливается, словно нажатая вашей рукой, и происходит съемка очередного кадра панорамы.

Но чтобы снимок не получался смазанным, вращение камеры требуется замедлить перед самым спуском затвора. С этой задачей справятся «путевые» микропереключатели. После спуска затвора скорость вращения панорамной головки вновь возрастает. При таком алгоритме автоматического управления общее время на съемку круговой панорамы не превысит нескольких секунд.

П. ЮРЬЕВ

ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Необычный диод

Среди множества полупроводниковых приборов есть один, познавший и взлет популярности, и уход в забвение. Речь идет о так называемом туннельном диоде. Его отличительная черта — необычная вольт-амперная характеристика, имеющая участок с «отрицательным сопротивлением» (АБ на рис. 1).

Если увеличивать прямое напряжение на диоде до величины U_n, ток достигает пикового значения J_n, после чего происходит «перескок» из точки А графика в точку В на второй восходящей ветви характеристики. Когда затем уменьшают напряжение от U_pp («раствора») до напряжения впадины U_в, ток снижается до J_в и происходит скачок из положения Б в исходное состояние. Такая особенность позволяет строить с этими микроскопическими диодами усилители и схемы, генерирующие электрические колебания.