9 Билет. Простые машины( рычаг, блок, наклонная плоскость, клин). Строительные машины.

Уже в древности появились первые приспособления, при помощи которых поднимали и передвигали большие тяжести, приводили в действие осадные орудия (тараны) и т. д. Все эти приспособления служили для того, чтобы вызывать такие движения, при которых необходимо      преодолевать большие силы (например, при подъеме тяжелого груза — его вес). Для этого силы, развиваемые приспособлениями, должны хотя бы в начале движения, превосходить силы, противодействующие движению. Но если движения, вызываемые приспособлениями, происходят медленно и если силы трения достаточно малы, то можно считать, что роль этих приспособлений сводится к тому, чтобы уравновесить большие силы, противодействующие движению. Иными словами, можно считать, что силы, развиваемые приспособлениями, должны быть равны по величине и противоположны по направлению силам, противодействующим движению. Все такие приспособления называют простыми машинами. Таким образом, вопрос о действии простых машин сводится к определению условий, при которых простая машина находится в равновесии.

Одной из наиболее распространенных простых машин является уже рассмотренный нами рычаг; рычаги часто применяются во всевозможных машинах и механизмах. Равновесие рычага наступает при условии, что отношение приложенных к его концам параллельных сил обратно отношению плеч и моменты этих сил противоположны по знаку. Поэтому, прикладывая небольшую силу к длинному концу рычага, можно уравновесить гораздо большую силу, приложенную к короткому концу рычага. Подложив под тяжелое тело рычаг с очень длинным вторым плечом (рис. 139), можно приподнять тело, приложив силу, во много раз меньшую, чем вес тела. Можно сказать, что рычаг — это «преобразователь» силы: малая сила f, приложенная к концу длинного плеча, вызывает большую силу F' на конце короткого плеча. Мы получаем «выигрыш в силе».

Рычаг — одна из самых древних простых машин. Как известно, для равновесия рычага необходимо, чтобы алгебраическая сумма моментов приложенных к нему сил была равна нулю:

 , или  .

Таким образом, в основе действия рычага лежит следующее правило: отношение приложенных сил равно обратному отношению перемещений точек их приложения.

В нем, в этом правиле, "оказывается, и заключен «секрет» действия рычага. Если, например, с помощью рычага поднимают груз то положительная работа силы  (работа на «входе») равна отрицательной работе силы тяжести   (работа на «выходе»).

Разновидность рычага — блок.

Еще один важный вид простых машин связан с блоком. Сам по себе неподвижный блок представляет собой разновидность рычага, но рычага равно- плечного, никакого выигрыша в силе не дающего. Но различные системы подвижных и неподвижных блоков известны как устройства, позволяющие не хуже рычагов и наклонных плоскостей заменять большие силы на малые.

Клин и винт – разновидности наклонной плоскости – широко используют в технике и в быту. Клин предназначен для раскалывания прочных предметов, например, поленьев. Его также вгоняют в щели между деталями, чтобы создать большую силу давления одной детали на другую и тем самым увеличить силу трения покоя между ними, что обеспечивает их надёжное сцепление. При огромных силах, прилагаемых к клину, он должен быть очень прочным, из самого твёрдого материала. «Колющие орудия» многих животных и растений – когти, рога, зубы и колючки – по форме напоминают клин (видоизменённая наклонная плоскость); клину подобна и заострённая форма головы быстроходных рыб. Многие из этих клиньев имеют очень гладкие твёрдые поверхности, чем и достигается их большая острота.

Широко применяя наклонную плоскость и рычаг, древние египтяне, кажется, не задумывались о законах, которые лежат в основе простых механизмов. По крайней мере, до нас не дошло ни одного вавилонского или египетского текста с описанием их действия. Эту работу провели только ученые Древней Греции. Классические расчеты действия рычага, наклонной плоскости и блока принадлежат выдающемуся античному механику Архимеду из Сиракуз. Архимед изучил механические свойства подвижного блока и применил его на практике

Таким образом, основа всей «техники» простых машин — рычаги и наклонные плоскости. С древнейших времен они, их разновидности и комбинации облегчали труд человека (выигрыш в силе!). Несмотря на их почтенный возраст (тысячелетия!), они не утратили своего значения и в наши дни. Но теперь простые машины приводятся в движение не мускульной силой человека или животных, а настоящими машинами — двигателями (электрическими, тепловыми, гидравлическими и т. д.).

Строительные машины

Строительные машины, средства механизации, предназначенные для выполнения строит. работ. В зависимости от конечной цели определённые С. м. выполняют последовательно ряд рабочих процессов. По назначению можно выделить основные группы С. м.: машины для производства подготовительных, земляных, дорожных, буровых, сваебойных, арматурных, бетонных, кровельных, отделочных и т.п. работ.

Подготовительные работы (рыхление грунтов, очистка территорий от кустарников, деревьев, камней) производят С. м. на базе гусеничных тракторов — рыхлители, кусторезы, корчевальные машины, которые имеют обычно навесное сменное рабочее оборудование, соответствующее виду выполняемых работ.

На земляных работах в зависимости от характера разрабатываемых грунтов и вида работ используют одно- и многоковшовые экскаваторы, канавокопатели, одноковшовые погрузчики, средства гидромеханизации. Для уплотнения грунтов в насыпях и материалов, укладываемых в дорожные основания, применяют виброкатки и катки дорожные татического действия с металлическими вальцами и с пневматическими шинами, трамбующие машины.

На дорожно-строительных работах используют машины для подготовительных работ, землеройные машины, а для устройства дорожных и аэродромных покрытий и оснований — специализированные дорожные машины, на строительстве железных дорог для укладки рельсо-шпальной решётки, засыпки балласта, рихтовки пути и т.п. работ — путевые машины.

Буровые работы при разработке скальных грунтов, добыче нерудных строительных материалов, образовании скважин для установки свай, закладки взрывчатых веществ и т.п. ведут различными буровыми машинами.

Сваебойные работы при устройстве оснований и закладке фундаментов выполняют сваебойным оборудованием, в том числе дизель-молотами, паровоздушными молотами, вибропогружателями. Подъём свай и направление сваебойного оборудования во время работы осуществляют строительными копрами.

  Бетонные работы производят с помощью специальных машин и агрегатов: для приготовления бетонных смесей служат дозаторы, бетоносмесители, для уплотнения — вибраторы, для доставки смеси к месту укладки — бетононасосы, для приёма и распределения смеси — бетоноукладчики.

  Кровельные работы осуществляют с применением кровельных машин, которые производят очистку, перемотку рулонных материалов, их раскатку и наклейку. Для подачи мастики на кровлю, предварительного перемешивания и подогрева мастики используют специальные установки, работающие централизованно. Применяют установки для удаления наледи с основания кровель.

На отделочных работах используют штукатурно-затирочные, мозаично-шлифовальные, паркето-шлифовальные машины, установки для нанесения шпаклёвки, краскотёрки, краскопульты, пистолеты-краскораспылители.

Кроме С. м., в строительстве используют такие средства механизации, как подъёмные краны, подъёмно-транспортные машины (главным образом для монтажных работ), погрузчики и разгрузчики, конвейеры, грузовые автомобили, тракторы, тягачи, трейлеры для выполнения транспортных операций и т.п., а также различные ручные машины. Основные направления в совершенствовании С. м. — увеличение единичной мощности и грузоподъёмности, разработка новых видов сменного оборудования, создание машин-малюток (особенно для заключит. и отделочных операций), внедрение ручных машин с различными сменными рабочими насадками, конструирование машин на основе агрегатирования унифицированных узлов и деталей, т. е. создание универсальных С. м. с комплектами сменного рабочего оборудования; повышение надёжности и долговечности.