писания достаточно вполне 100–200 люксов, но часовому мастеру нужно для его работы 500—1000 люксов.
Читая вечером книгу, вы, наверное, заметили, что при отодвижении книги от лампы значительно ухудшается освещенность страниц. Освещенность всегда обратно пропорциональна квадрату расстояния до источника света. Так, например, двукратное увеличение расстояния вызывает четырехкратное уменьшение освещенности. Трехкратное увеличение расстояния вызывает девятикратное уменьшение освещенности и т. д. Это вполне понятно, ведь если одним и тем же кусочком масла намазать два (большой и маленький) куска хлеба, то на меньшем куске хлеба слой масла будет более толстым, а на большем куске — тонким.
А сейчас сделаем вывод, что физику-оптику полезно знать анатомию глаза, совершенно так же, как врачу-окулисту необходимо знать оптику. («Физический кабинет» см. стр. 17)
Судя по заголовку, можно подумать, что речь будет идти о том, как надо вести автомобиль на поворотах. Представьте себе автогонки. Мчится на последней скорости автомобиль. Опытный водитель на большой скорости берет один поворот за другим. Зрители, стоящие недалеко от гоночной дорожки, видят как поворачиваются в нужную сторону передние колеса. Нас, техников, интересует, что же происходит в это время с задними колесами, на которые передается от двигателя вращающее усилие. Это-то и будет основным вопросом, которым мы займёмся в нашей статье. На предыдущих занятиях мы с вами узнали, что карданная шестерня главной передачи непосредственно укреплена на ведущей (в данном случае задней) оси автомобиля, изготовленной из сплошного стального стержня. На обоих концах этой оси жестко укреплены колеса автомобиля. Крепление колес на оси нужно для того, чтобы колеса вращались вместе с осью. К чему же это приводит, когда поворачивает автомобиль? Внутреннее колесо, совершая путь по дуге, проходит расстояние меньшее, чем внешнее колесо. Это видно на рисунке 38. Следовательно, внутреннее колесо должно вращаться медленнее, чем внешнее, так как за это же самое время ему надо пройти меньший путь. Если бы оба колеса были укреплены на одной оси, они не могли бы вращаться с различной скоростью, а автомобиль не мог бы делать поворотов.
Рис. 38. Когда автомобиль едет по дуге, внутренние его колеса преодолевают меньший путь, чем внешние.
Неудобство такого крепления обнаруживается во многих случаях, например, когда автомобиль одним колесом едет по гладкому шоссе, а другим — по ухабам. В таком случае оба колеса преодолевали бы разные пути, а им пришлось бы вращаться с различной скоростью. И опять тот же самый вывод: если бы колеса были укреплены на одной оси, одно из колес начало бы скользить, что очень вредно для автомобиля. Что делать в подобных случаях? Ведущую ось автомобиля конструкторы как бы разрезали на две полуоси. Каждая из них приводится независимо, а укрепленные колеса могут вращаться с различной скоростью. Главную роль выполняет здесь дифференциал, приводящий во вращение обе полуоси. Чтобы лучше понять, как работает дифференциал, посмотрите на рис. 39а. Задняя ось автомобиля, как видно на рисунке, разрезана посередине, а на её концы насажены две полуосевые шестерни. Шестерни, расположенные на разъединенных полуосях, могут вращаться независимо друг от друга. Между ними находятся две конические шестерни, зацепляющиеся одновременно с обеими полуосевыми шестернями (рис. 39в). Последние называются сателитами. Сателиты вращаются на оси, прикрепленной к коронной шестерне (рис. 39с). Вот и весь дифференциал.
Рис. 39. а) Ось разрезаем посредине и на смежные концы насаживаем две полуосевые шестерни: 1 — полуосевые шестерни; 2 — полуоси, б) между полуосевыми шестернями располагаем сателиты: 1 — сателиты, с) сателиты устанавливаем на осях и прикрепляем к коронной шестерне.
Осталось самое трудное: изучить принцип работы дифференциала. Рассмотрим случай, когда двигатель не работает, карданный вал не вращается, а следовательно, не вращается и карданная шестерня. Попробуем вручную повернуть только одну полуось. Что же произойдет? Начнёт вращаться насаженная на полуось шестерня, затем оба сателита, сцепляющиеся с ней. Сателиты зацеплены и со второй полуосевой шестерней, которая тоже будет вращаться. Присмотритесь внимательно, в ка кую сторону вращаются сателиты. Оказывается, сателиты второй полуосевой шестерни вращаются в обратную сторону. На практике такой случай не может произойти, так как ни одно колесо не вращается в обратную сторону, если автомобиль едет вперед. Этот пример нам позволил только рассмотреть принцип действия дифференциала. Как только автомобиль трогается с места, начинает вращаться коронная шестерня, а сателиты, как спутники, тоже вращаются вокруг полуосевых шестерен. Пока автомобиль едет прямо, обе полуосевые шестерни вращаются с одинаковой скоростью. Обратите внимание на то, что сателиты, вращаясь вокруг полуосевых шестерен, сами на своих осях не вращаются. Как только одно из колес замедляет скорость вращения (например, внутреннее колесо на повороте), сателиты начинают вращаться одновременно вокруг своих осей. Их вращение передается через полуосевую шестерню на вторую полуось. Благодаря замечательному свойству дифференциала передавать и изменять вращение одной оси на обратное вращение второй, последняя начинает вращаться быстрее. Иногда, например, если одно из колес попадёт на обледеневшую полосу шоссе, а второе — на песчаный участок дороги, может случиться, что одно колесо вообще не крутится, а другое вращается очень быстро, но вхолостую. Говорят в таком случае «автомобиль буксует», так как одна полуосевая шестерня стоит, а вторая вращается в два раза быстрее, чем следовало бы. Сателиты начинают вращаться вокруг своей оси, передавая вращение второй вращающейся полуосевой шестерне, ускоряя её вращение. Дифференциал регулирует работу колес: как только одно из них замедляет вращение, механизмы дифференциала ускоряют вращение другого колеса. Колеса приспособляются к дороге, по которой едет автомобиль. «Но ведь если одно из колес попадёт на
А сейчас сделаем вывод, что физику-оптику полезно знать анатомию глаза, совершенно так же, как врачу-окулисту необходимо знать оптику. («Физический кабинет» см. стр. 17)
Все об автомобиле
(часть XIII)АВТОМОБИЛЬ НА ВИРАЖЕ
Судя по заголовку, можно подумать, что речь будет идти о том, как надо вести автомобиль на поворотах. Представьте себе автогонки. Мчится на последней скорости автомобиль. Опытный водитель на большой скорости берет один поворот за другим. Зрители, стоящие недалеко от гоночной дорожки, видят как поворачиваются в нужную сторону передние колеса. Нас, техников, интересует, что же происходит в это время с задними колесами, на которые передается от двигателя вращающее усилие. Это-то и будет основным вопросом, которым мы займёмся в нашей статье. На предыдущих занятиях мы с вами узнали, что карданная шестерня главной передачи непосредственно укреплена на ведущей (в данном случае задней) оси автомобиля, изготовленной из сплошного стального стержня. На обоих концах этой оси жестко укреплены колеса автомобиля. Крепление колес на оси нужно для того, чтобы колеса вращались вместе с осью. К чему же это приводит, когда поворачивает автомобиль? Внутреннее колесо, совершая путь по дуге, проходит расстояние меньшее, чем внешнее колесо. Это видно на рисунке 38. Следовательно, внутреннее колесо должно вращаться медленнее, чем внешнее, так как за это же самое время ему надо пройти меньший путь. Если бы оба колеса были укреплены на одной оси, они не могли бы вращаться с различной скоростью, а автомобиль не мог бы делать поворотов.
Рис. 38. Когда автомобиль едет по дуге, внутренние его колеса преодолевают меньший путь, чем внешние.
Неудобство такого крепления обнаруживается во многих случаях, например, когда автомобиль одним колесом едет по гладкому шоссе, а другим — по ухабам. В таком случае оба колеса преодолевали бы разные пути, а им пришлось бы вращаться с различной скоростью. И опять тот же самый вывод: если бы колеса были укреплены на одной оси, одно из колес начало бы скользить, что очень вредно для автомобиля. Что делать в подобных случаях? Ведущую ось автомобиля конструкторы как бы разрезали на две полуоси. Каждая из них приводится независимо, а укрепленные колеса могут вращаться с различной скоростью. Главную роль выполняет здесь дифференциал, приводящий во вращение обе полуоси. Чтобы лучше понять, как работает дифференциал, посмотрите на рис. 39а. Задняя ось автомобиля, как видно на рисунке, разрезана посередине, а на её концы насажены две полуосевые шестерни. Шестерни, расположенные на разъединенных полуосях, могут вращаться независимо друг от друга. Между ними находятся две конические шестерни, зацепляющиеся одновременно с обеими полуосевыми шестернями (рис. 39в). Последние называются сателитами. Сателиты вращаются на оси, прикрепленной к коронной шестерне (рис. 39с). Вот и весь дифференциал.
Рис. 39. а) Ось разрезаем посредине и на смежные концы насаживаем две полуосевые шестерни: 1 — полуосевые шестерни; 2 — полуоси, б) между полуосевыми шестернями располагаем сателиты: 1 — сателиты, с) сателиты устанавливаем на осях и прикрепляем к коронной шестерне.
Осталось самое трудное: изучить принцип работы дифференциала. Рассмотрим случай, когда двигатель не работает, карданный вал не вращается, а следовательно, не вращается и карданная шестерня. Попробуем вручную повернуть только одну полуось. Что же произойдет? Начнёт вращаться насаженная на полуось шестерня, затем оба сателита, сцепляющиеся с ней. Сателиты зацеплены и со второй полуосевой шестерней, которая тоже будет вращаться. Присмотритесь внимательно, в ка кую сторону вращаются сателиты. Оказывается, сателиты второй полуосевой шестерни вращаются в обратную сторону. На практике такой случай не может произойти, так как ни одно колесо не вращается в обратную сторону, если автомобиль едет вперед. Этот пример нам позволил только рассмотреть принцип действия дифференциала. Как только автомобиль трогается с места, начинает вращаться коронная шестерня, а сателиты, как спутники, тоже вращаются вокруг полуосевых шестерен. Пока автомобиль едет прямо, обе полуосевые шестерни вращаются с одинаковой скоростью. Обратите внимание на то, что сателиты, вращаясь вокруг полуосевых шестерен, сами на своих осях не вращаются. Как только одно из колес замедляет скорость вращения (например, внутреннее колесо на повороте), сателиты начинают вращаться одновременно вокруг своих осей. Их вращение передается через полуосевую шестерню на вторую полуось. Благодаря замечательному свойству дифференциала передавать и изменять вращение одной оси на обратное вращение второй, последняя начинает вращаться быстрее. Иногда, например, если одно из колес попадёт на обледеневшую полосу шоссе, а второе — на песчаный участок дороги, может случиться, что одно колесо вообще не крутится, а другое вращается очень быстро, но вхолостую. Говорят в таком случае «автомобиль буксует», так как одна полуосевая шестерня стоит, а вторая вращается в два раза быстрее, чем следовало бы. Сателиты начинают вращаться вокруг своей оси, передавая вращение второй вращающейся полуосевой шестерне, ускоряя её вращение. Дифференциал регулирует работу колес: как только одно из них замедляет вращение, механизмы дифференциала ускоряют вращение другого колеса. Колеса приспособляются к дороге, по которой едет автомобиль. «Но ведь если одно из колес попадёт на