А.с. 518 302: Машины для инерционной сварки, трением, со-
держащая привод вращения и шпиндель с массой для накопления
энергии, отличающийся тем, что с целью уменьшения энергоемкос-
ти процесса, масса для накопления энергии выполнена ввиде
инерционного пульсатора.
А.с. 518 381: Привод кузнечно-прессовой машины, содержа-
щий электродвигатель и насос, соединенный трубопроводом через
распределительную систему с аккумулятором и рабочим цилиндром
машины, отличающийся тем, что с целью повышения КПД он снабжен
дополнительным аккумулятором энергии - маховиком, установлен-
ным в кинематической цепи, связывающей электродвигатель с на-
сосом.
Силы инерции проявляются при изменении скорости движуще-
гося тела или при появлении центростремительной силы; в этих
случаях всегда появляется реальная сила, которую можно исполь-
зовать в различных процессах и при этом совершенно "бесплат-
но".
1.2. Гравитация.
Кроме того, масса является мерой инертности тела, любая
масса является источником гравитационного поля. Через гравита-
ционные поля осуществляется взаимодействие масс. Гравитацион-
ные силы самые слабые из всех сил, известных науке; тем не ме-
нее, при наличии больших масс (например, Земля) эти силы во
многом предопределяют поведение физических систем. Количест-
венно гравитационные взаимодействия описываются законом все-
мирного тяготения. Сила тяготения пропорциональна массе. Такая
пропорциональность приводит к тому, что ускорение, приобретае-
мое в данной точке гравитационного поля различными телами, для
всех тел одинаково (конечно, если на эти тела не действуют ни-
какие другие силы - сопротивление воздуха и т.д.). Если расс-
матривать движение тел под действием силы тяжести Земли, то
это движение будет равноускоренным - ускорение будет постоянно
по величине и по направлению. Все отклонения от постоянства
ускорения имеют те или иные конкретные причины - вращение Зем-
ли, ее несферичность, несимметричное распределение масс внутри
Земли, сопротивление воздуха или иной среды, наличие электри-
ческих или магнитных полей и т.д. Постоянство ускорения - это
возможность измерять массы посредством измерения веса, это ча-
сы, датчики времени,- это бесплатные силы гравитации - точно
калиброванные.
Патент США 3 552 283: Устройство отмечающее положение
плоскости Земли при помощи устройства, отмечающего поожение
плоскости Земли, образуется изображение на экспонируемой фо-
тографической пленке, позволяющее определить на проявленном
негативе или на позитивном отпечатке положение плоскости Земли
независимо от положения камеры во время киносьемки. Устройство
содержит прозрачное тело с грузиком, смещаюшимся под действием
силы тяжести в самый нижний угол этого тела. Прозрачное тело
может располагаться внутри корпуса камеры или внутри кассеты
для роликовой пленки, причем единственным требованием к проз-
рачному телу является то, чтобы оно находилось на пути свето-
вых лучей, идущих от фотографируемого обьекта на пленку, уста-
новленную в камере. На краю кадра проявленного негатива или
позитивной пленки образуется метка ввиде стрелки, направленной
в сторону плоскости Земли. Метка ввиде стрелки может использо-
ваться для правильной ориентации пленки или диапозитива.
А.с. 189 597: Устройство для установления заданных проме-
жутков времени, отличающееся тем, что с целью повышения точ-
ности измерения при записи сейсмограмм, оно выполнено ввиде
стержня, с расположенным на нем грузом, замыкающим во время
свободного падения контакты, соединенные с электродетонатора-
ми.
1.3. Трение.
Трение представляет собой силу, возникающую при относи-
тельном перемещении двух соприкасающихся тел в плоскости их
касания. Ввиду зависимости сил трения от многих, порой очень
трудно учитываемых факторов, предпочитают пользоваться феноме-
нологической теорией трения, описывающей в основном факты, а
не их обьяснения.
Различают трения качения и трения скольжения. Феноменологи-
ческая теория трения базируется, в основном на представлении о
том, что касание твердых тел имеет место лишь в отдельных пят-
нах, на которых действуют силы диффузии, химической связи, ад-
гезии и т.п.; при скольжении каждое пятно касания (так называ-
емая фрикционная связь) существует ограниченное время. Сумма
всех сил, действующих на пятна касания, усредненая по времени
и по поверхности носит название силы трения. Продолжительность
существования фрикционной связи определяет такие важные вели-
чины, как износостойкость, температуру пограничного слоя, ра-
боту по преодолению сил трения. Характерно,что при трении наб-
людаются значительные деформации пограничного слоя,
сопровождающиеся структурными превращениями, избирательной
диффузией: учет всех этих процессов затруднен из-за сильной
зависимости от температуры. Температура на пятнах касания воз-
растает очень быстро и может достигать несколько сот градусов.
Обычно трение качения, при котором основная работа затрачи-
вается на передеформирование материала при формировании валика
перед катящимся телом, много меньше трения скольжения. Но как
только скорость качения достигает скорости распространения де-
формаций, трение качения резко возрастает; поэтому при больших
скоростях качения лучше использовать трение скольжения.
Трение покоя больше трения движения, и этот факт снижает
чувствительность точных приборов. Заменить трение покоя трени-
ем движения - это значить уменьшить силу трения и как-то ста-
билизировать ее. Задачу можно решить, заставив трущиеся эле-
менты совершать колебания.
В патенте США 3 239 283: задача решается выполнением втулки
подшипника из пьезоэлектрического материала и покрытием ее
электропроводящей фольгой. Пропуская переменный ток, под дейс-
твием которого пьезоэлектрик вибрирует, ликвидируют трение по-
коя.
1.3.1. Явление аномального низкого трения. Установлено, что
при достаточно сильном облучении одной из трущихся поверхнос-
тей ускоренными частицами (например, атомами гелия) коэффици-
ент трения падает в десятки и даже сотни раз, достигая сотых и
тысячных долей единицы (открытие-121). Для возникновения эф-
фекта сверхнизкого трения необходимо, чтобы процесс трения
осуществлялся в вакууме. Переход в состояние сверхнизкого тре-
ния может осуществляться далеко не всеми телами. Этой способ-
ностью обладают вещества со слоистой кристаллической структу-
рой. Исследования показали, что очень тонкий поверхностный
слой вещества при совместном действии трения и облучения испы-
тывает сильную ориентацию, благодаря чему его структурные эле-
менты располагаются параллельно плоскости контакта, за счет
чего сильно уменьшается способность вещества образовывать
сильные адгезионные связи. Роль облучения сводится к очень ин-
тенсивной очистке поверхности контакта от премисей и от моле-
кул воды, препяствующих ориентации. К тому же водная пленка
сама является источником довольно сильных адгезионных связей.
Явление аномально низкого трения можно использовать к примеру
в подшипниках:
А.с. 290 131: Подшипник скольжения, содержащий корпус, в
котором смонтирован вал посредством сегментов с металлической
рабочей поверхностью, расположенных равномерно по окружности,
отличающееся тем, что с целью уменьшения коэффициента трения
при работе в вакууме, он снабжен источником быстрых и нейт-
ральных молекул газа, например, инертного, встроенного в кор-
пус между сегментами и направляющим поток молекул на рабочую
поверхность вала, покрытую полимером, например, полиэтиленом.
1.3.2. Эффект безызиосности.
Всегда и везде ранее принималось, что трение и износ два
неразрывно связанных явления. Однако в результате открытия (нр
-41) Крагельского И.В. и Гаркунова Д.Н. удалось разьединить
это, хотя и традиционное, но невыгодное содружество. В их под-
шипнике трение осталось - износ исчез; за это исчезновение от-
ветственен процесс атомарного переноса. Самый опасный вид из-
носа - схватывание. В соответствии с принципом "обратить вред
в пользу" - схватывание входит как составная часть в атомарный
перенос; далее оно компенсируется противоположным процессом.
Рассмотрим пару сталь - бронза с глицериновой смазкой. Глице-
рин, протравливая поверхность бронзы способствует покрытию ее
рыхлым слоем чистой меди, атомы которой легко переносятся на
стальную поверхность. Далее устанавливается динамическое рав-
новесие - атомы меди летают туда и обратно, и износа практи-
чески нет, ибо медный порошок прочно удерживает глицерин, ко-
торый в свою очередь, защищает медь от кислорода. В авиации
уже испытаны бронзовые амартизационные буксы в стальной стойке
шасси самолета.
1.3.3. Эффект Джонсона-Рабека.
Если нагревать пару соприкасающихся трущихся поверхностей -
полупроводник и металл, то сила трения между этими поверхнос-
тями будет увеличиваться. Этот эффект используется в тормозах
и муфтах крутящего момента.
Патент США 3 343 635: Тормоз представляющий собой вал, пок-
рытый полупроводниковым материалом, охваченный металлической
лентой. Тормозной момент зависит от температуры полупроводни-
кового слоя и регулируется путем пропускания электрического
тока через вал и охватывающую его ленту.
Патент Англии 1 118 627: Устройство для передачи вращения
между двумя валами, состоящая из двух соприкасающихся дисков,
один из которых выполнен из полупроводникового материала, а
второй - металлический. Регулирование передаваемого момента
происходит при нагреве соприкасающихся упомянутых материалов
путем пропускания электрического тока между ними.
Интересное использование трения:
А.с. 350 577: Способ получения отливок, заключающийся в
пропускании расплавленного металла через каналы, выполненные в
теле оправки, отличающееся тем, что с целью совмещения процес-
са плавки и заливки металла, оправку поднимают к металлической
заготовке и вращают, расплавляя заготовку теплом, выделяющимся
в процессе трения.
Л И Т Е Р А Т У Р А
К 1.2. Я.Н.Ройтенберг, Гироскопы, М., "Наука", 1975
В.А.Павлов, Гироскопический эффект, его проявление и
использование, Л., "Судостроение", 1972
Н.В.Гулия, Возрожденная энергия, "Наука и жизнь", 1975,
нр-7.
К 1.3. А.А.Силин, Трение и его роль в развитии техники,
М., "Наука", 1976.
И.В.Крагельский, Трение и износ, М., "машиностроение",1968
Д.Н.Гаркунов, Избирательный перенос в узлах трения,
М., "Транспорт", 1969.
2. Д Е Ф О Р М А Ц И Я .
-----------------------
2.1. Общая характеристика.
В самом общем случае под деформацией понимается такое
изменение положение точек тела, при котром меняется взаимные
расстояния между ними. Причинами деформаций, сопровождающихся
изменениями формы и размеров сплошного тела, могут служить
механические силы, электрические, магнитные, гравитационные
поля, изменения температуры, фазовые переходы и т.д.
В теории деформации твердых тел рассматриваются многие
типы деформаций-сдвига, кручения и т.д. Формальное описание
их можно отыскать в любом курсе сопромата.
Если деформация исчезает после снятия нагрузки, то она
называется упругой, в противном случае имеет место пластичес-
кая деформация. Для упругих деформаций справедлив закон Гука,
согласно которому деформация пропорциональна механическому
напряжению.Если рассматривать деформации на атомарном уровне
то упругая деформация характеризуется,прежде всего практичес-
ки одинаковым изменением растояния между всеми атомами крис-
тала; при пластических деформациях возникают дислокации-ли-
нейные дефекты кристалической решотки.
Величина деформации любого вида определяется свойствами
