Про велосипед и вращение колёс

Про велосипед и вращение колёс
Смотреть видео по теме:

Велосипед — удивительное создание человека. Мелькают на солнце спицы, сверкают никелированные обода, и велосипедист мчится, обгоняя пешеходов.

Только что он был где-то далеко сзади, но вот поравнялся и вот уже маячит где-то впереди, и нет у него сказочных крыльев, придающих скорость его движению, и только изобретательность человеческого разума дала ему способность легко нестись по земным дорогам.

Устройство и детали велосипедов

Первые велосипеды были деревянные. Но практика езды на таких велосипедах убедила — устройство это слишком непрочно. Прочные устройства делаются из металла. Но металлическая рама из деталей такой толщины, чтобы устройство было прочным, делает велосипед очень тяжелым.

А велосипед должен двигаться усилиями седока и уже поэтому не должен быть слишком тяжелым. Следует помнить, что велосипедисты нередко падают, а велосипеды — на них. Эти неприятности также заставляют ограничивать вес велосипеда.

Решение было подсказано наукой о прочности — сопротивлением материалов. Этой наукой установлено, что, если в центре металлического стержня просверлить вдоль него тонкое отверстие, сопротивление стержня силам, стремящимся его изогнуть, изменится мало. Оно будет близко к сопротивлению сплошного металлического стержня.

По мере расширения сделанного отверстия прочность стержня будет падать, но опять-таки не очень резко. Оказывается, труба чуть большего диаметра, чем сплошной стержень, у которой не толстые стенки, и упомянутый стержень равнопрочностные.

Вес же такой трубы много меньше. Исследования показали, что, прочность стержня на самую критичную из деформаций — на изгиб — создается, главным образом, поверхностными слоями. Значит, удаление центра стержня мало сказывается на прочности. А вес детали уменьшается сильно.

Поэтому основные детали современного велосипеда делаются из металлических труб. Именно такой материал обеспечивает прочность и легкость деталей. И, если при случае, придется падать вместе с велосипедом, не бойтесь, он не сломается.

Требования к колёсам велосипеда

Очевидное требование к велосипеду — колеса его должны легко вращаться вокруг своей оси, когда седло загружено седоком. Легкость вращения колеса любого экипажа — вопрос для техники не новый. Он существует столько же, сколько само колесо. Решением этого вопроса была смазка оси и внутренней поверхности колеса, прижимающейся к оси.

Деревянные детали мазали дегтем. Металлические мазали специальными мазями. Смазка уменьшала трение колеса об ось и, таким образом, облегчала ход экипажа. Кардинальное решение задачи уменьшения силы трения было достигнуто после изобретения подшипников.

Подшипник — это два металлических кольца разного диаметра, между которыми располагаются металлические шарики, диаметр которых равен расстоянию между кольцами. Если кольцо меньшего диаметра закрепить на оси, а кольцо большого диаметра жестко связать с колесом, то при движении колеса большее тоже будет вращаться, а шарики перекатываться по окружающим их металлическим кольцам. Трение качения весьма мало, поскольку внутренние поверхности колец и шариков очень тщательно обработаны и поэтому весьма гладкие.

Правда, движущихся деталей совсем без потери энергии не бывает. Если вникнуть в процессы, проходящие в шарикоподшипнике, то окажется, что тот шарик, на который в данный момент приходится основная нагрузка, немного сминается. Конечно, эта деформация «съедает» часть энергии вращения.

Однако происходящая деформация ничтожная и форма шарика восстанавливается, когда он уходит из зоны наибольшего давления. А значит, ничтожны и потери энергии вращения.

Если вам необходимы подшипники, то вы можете их купить в Москве и Санкт-Петербурге в компании «Podshipnik-shop» — podshipnik-shop.ru. Компания предлагает отечественные (ЕПК, ГПЗ, СПЗ, ВПЗ и др.) и импортные подшипники высокой надежности (SKF, FAG, NSK, INA, KOYO, TIMKEN, SNR, NTN, ASAHI и др.).

87
RSS
Нет комментариев. Ваш будет первым!