0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Параметрический домкрат

Параметрический домкрат

Параметрический домкрат

Исследуя свойства параметрических маятников, была поставлена задача использования затухающих колебаний этих маятников.

Для исследований была выбрана самая простейшая схема параметрического маятника. За основу схемы были использованы блоки, свойства которых изучаются в начальных школах.

Схема установки

Исследования показали, что грузы массой меньше 0,5 кг не преодолевают даже силу трения блоков и маятники не оказывают влияния между собой. В данной схеме имеет место быть силам инерции, которые очень зависят от массы грузов. Поэтому, грузы увеличены до 2,5 кг.

При такой массе грузов, если один из маятников отклонить от вертикали и отпустить, то второй маятник начинает совершать вертикальные колебания, поднимаясь и опускаясь до некоторой высоты Н. При этом опускаясь до поверхности стола груз массой М1 не несёт силы. Или эта сила минимальна.

При совершении свободных колебаний маятником М2 у него изменяется его длина. Чтобы длина маятника не изменялась, можно применить схему рычажного параметрического маятника:

Такую схему использовал в своих исследованиях самодеятельный исследователь Милкович.

Чтобы отклонить маятник на некоторый угол, нужно его поднять на некоторую высоту, затратив энергию. Опускаясь вниз, эта энергия передаётся второму маятнику, который в такт свободным затухающим колебаниям совершает вертикальные затухающие колебания.

Интерес представил вопрос, а какую дополнительную массу к массеМ1 сможет поднять её на некоторую высоту маятник М2.

В эксперименте, увеличение массы М1 на 0,5 кг и отклонении маятника М2 до угла в 45 градусов, груз массой 3 кг (2,5кг + 0,5кг) за первый период поднялся на высоту до 10 мм.

При угле отклонения маятника М2 до 75 градусов, общий груз массой в 3 кг поднимался до 150 мм, а затем медленно в такт затухающим колебаниям маятника М2, опускался на стол.

Чтобы использовать затухающие колебания маятника М2, была применена втулка с храповым механизмом и звёздочкой от заднего велосипедного колеса.

Схема установки с втулкой и звёздочкой

Для увеличения трения, на втулку предварительно, было намотано пять витков капронового шнура соединяющего маятники. Для включения храпового механизма между двумя зубьями звёздочки был вставлен фиксатор. При такой схеме, капроновый шнур мог двигаться только в одну сторону.

При угле отклонения маятника М2 до 75 градусов, за первый период груз в 3 кг поднимался на высоту до 120 мм, а затем, в такт затухающим колебаниям маятника М2, продолжал подниматься вверх до максимальной отметки до 250 мм. Дальнейшему увеличению высоты подъёма препятствовала длина втулки равной 50 мм, по которой шнур наматывался и разматывался, при этом передвигаясь к одной стороне.

Чтобы параметрический маятник не изменял своей длины при раскачивании, поднимая груз, было принято решение использование маятника с жёсткой штангой. Описание исследований такой конструкции на следующей странице.

Маятник на жёсткой штанге представляет собой обычный маятник, как в старинных настенных часах.

Дополнительным условием такого маятника, является наличие в нём в качестве оси качения использование втулки с храповым механизмом.

На фигуре №1 представлен обычный маятник, а на фигуре №2 представлен маятник с втулкой и звёздочкой в качестве оси качения, который и будет исследоваться в дальнейшем.

Маятник устанавливается на две опоры, между которыми закрепляется ось втулки с храповым механизмом и звёздочкой в качестве оси маятника. На звёздочку надевается разомкнутая велоцепь. На один из концов велоцепи закрепляется груз который лежит на столе и который требуется поднять на некоторую высоту.

Схематично, такая конструкция будет иметь вид:

Должно быть понятно, что представленная конструкция представляет собой обычный механический редуктор, на одной оси которого находятся два диска с большим диаметром и маленьким. Когда большой диск (маятник) приводится в движение, то сила передаётся маленькому диску (звёздочке) и многократно увеличивая на её силу, но проигрывая в длине пути относительно движения груза и движения самого маятника.

Постановкой эксперимента предусматривалось возможность использования затухающих колебаний маятника. Другими словами можно сказать, что один раз подняв груз маятника на некоторую высоту (отклонив маятник на некоторый угол) и отпустив его, маятник должен поднимать груз некоторой массы совершая затухающие колебания.

Разумеется, что если масса груза будет достаточно большой, а масса маятника и его длина относительно маленькой, то маятник не сможет даже сдвинуть груз с места. Исследованиями не предусматривалось определение максимальной массы груза и относительной длины и массы маятника. Интерес представлял сам факт поднятия груза с большей массой, чем масса маятника. Это условие определялось экспериментально.

Конструкция маятника использовала исследования параметрического маятника на обычных блоках, которые описывались на предыдущей странице.

Конструкцией маятника предусматривалось возможность маятнику свободно отклонятся только в одну сторону, а отклонение маятника в другую сторону должно быть под нагрузкой. Такой режим работы маятника обеспечивала вело втулка с храповым механизмом (от заднего колеса горного велосипеда).

Но эксперимент показал, что обойтись только одной втулкой с храповым механизмом не совсем удачное решение. Когда груз за первое колебание поднимается на некоторую высоту, то при обратном ходе маятника, груз опускается опять на исходную позицию. Чтобы груз поднимался только вверх, понадобилось установить ещё один храповой механизм непосредственно на саму звёздочку.

Следует обратить внимание на то, что когда первоначально груз нужно поднять на некоторую высоту или в данном случае отклонить маятник на некоторый угол, то сила приложенная к маятнику будет увеличиваться от нуля до максимума при угле отклонения маятника в 90 градусов и уменьшаться до нуля при дальнейшем увеличении угла отклонения маятника до 180 градусов.

В эксперименте, длина маятника составила 880 мм. Вес маятника, при угле отклонения в 90 градусов, составил 1,3 кг. Экспериментально установлено, что при угле отклонения маятника в 180 градусов, высота подъёма груза будет максимальной. В эксперименте вес массы груза составил 2,3 кг.

Читать еще:  Остекление балконов в Москве

Количество затухающих колебаний маятника зависит от массы поднимаемого груза и с увеличением массы груза количество их уменьшается.

Один из лучших результатов экспериментов:
Груз массой в 2,3 кг поднимался на высоту до 600 мм
за 7 периодов затухающих колебаний маятника.
При весе маятника в 1,3 кг на угле отклонения в 90 градусов.
Длина маятника составляла 880 мм.

Конструктивно, маятник представлял собой коробчатую конструкцию с осью использующую вело втулку от заднего вело колеса с храповым механизмом.

Внутрь короба помещался груз. Для дальнейших исследований, груз представлял собой то же маятник. В экспериментах с вело цепью, внутренний маятник фиксировался жёстко без свободы движения и использовался как обычный груз.

Фотографии общего вида конструкции установки:

Конструкция дополнительного храпового механизма.

Следующим исследованием было определение характера качения и вращения большого коробчатого и малого внутреннего маятников без нагрузки и вело цепи. Такая конструкция представляет собой параметрический маятник, когда оба маятника влияют на характер движения обоих маятников.

Внутренний маятник, как видно на фото выше, изготовлен из сварной конструкции вело втулки переднего вело колеса и приваренной к ней штанге.

Когда большому маятнику придавалось некоторое ускорение, чтобы он мог вращаться, то малый внутренний маятник начинал вести себя крайне не однозначно. Он мог начинать вращаться то в одну сторону, то в другую или совершать колебательные движения. При этом большой маятник чутко реагировал на движения своего малого маятника и мог сам ускоряться или замедляться. Разумеется, что при любом ускорении, маятники постепенно замедляли свои движения и в конечном итоге останавливались.

По логике, малый маятник должен был под действием центробежных сил устанавливаться в параллель большому маятнику. Возможно, при большой скорости большого маятника, так и будет происходить, но когда скорость вращения большого маятника начнёт уменьшаться, то малый маятник начнёт свою работу и станет влиять на движение большого маятника.

На фото видно, что в данный момент времени, малый маятник занимает почти перпендикулярное положение относительно длины большого маятника:

Исходя из этих наблюдений, можно предположить, что древнему изобретателю Орфериусу (Иоган Беслер) удалось получить самовращение своего колеса. Если такие маятники будут объедены на общую ось и представлять собой барабан, то возможно кто-нибудь сможет сделать репликацию его устройства.

Возможно, такие конструкции были уже повторены позжими изобретателями, но по разным причинам о таких конструкциях мы не имеем достаточной информации.

Следует отметить, что приведенные выше конструкции находятся в открытой системе, имеют динамический характер и не линейные характеристики. По этому, математические исследования приведенных конструкций являются весьма проблематичными.

Видио материалы не готовились. Основное внимание было направлено на описание экспериментов.

1.10.2011 г.
г. Минск.
Изготовил, провёл исследования, опубликовал:
Смирнов Владимир Степанович

Что в машину, что в гараж: выбираем автомобильный домкрат

Пока на наших дорогах не перевелись гвозди, шурупы и прочие предметы, способные выпустить воздух из шины, домкрат в большинстве автомобилей еще долго будет востребован в качестве незаменимого помощника водителя. Шины, выполненные по технологии Runflat, — удел дорогих и престижных авто, весьма часто не комплектуемых запасным колесом. У нас же куда надежнее наличие в багажнике набора из балонника, «запаски» и домкрата, который гарантирует, что пробитая шина не станет камнем преткновения в пути.

Автопроизводители, естественно, в курсе вопроса, и новые авто для наших широт «запаской» («докаткой») и домкратом комплектуются уже с завода. Но если машина с рынка, а продавец сильно «хозяйственный», то после покупки вполне может оказаться, что за домкратом нужно идти в магазин или на тот же рынок. Что же приобрести?

Предложений много: от просто механических подъемных устройств до гидро- и пневмодомкратов, рассчитанных на серьезный вес и профессиональное применение. А еще есть домкраты, рассчитанные на определенные целевые группы типа охотников/рыболовов, часто использующих внедорожники, и на непосредственно фанатов езды по бездорожью, для которых Hi-Jack, лебедка и стропа все равно что для хирурга скальпель. Как и что выбирать в этом многообразии, читаем в обзоре ABW.BY.

Вариант первый — домкрат в машину. Если у вас обычная легковушка малого или среднего класса, вполне можно обойтись обычным механическим домкратом. Лучше всего начинать искать его на «разборках» одноименных марок и моделей машин. Покупка обойдется недорого, а в вашем авто пропишется домкрат, шедший в заводской комплектации. Для замены колеса в пути его вполне хватит.

Если заводской вариант найти не удалось, есть универсальные механические домкраты, предлагаемые в качестве альтернативы, но тут нужно учитывать некоторые нюансы. Среди них такие важные для домкрата характеристики, как высота подхвата, грузоподъемность и собственно высота подъема автомобиля.

Высота подхвата — это расстояние, с которого домкрат способен начинать подъем автомобиля. В большинстве случаев она равна высоте домкрата. Данный параметр весьма важен для автомобилей, у которых опорная точка под домкрат расположена низко над поверхностью, на которую будет опираться подъемное устройство.

С грузоподъемностью домкрата вроде бы все понятно, нужно лишь отдавать себе отчет в том, что в полевых условиях домкрат будет поднимать не весь вес автомобиля, а лишь его часть, а также что менять колесо, вероятнее всего, придется без подпорки. При этом не исключено, что для снятия со ступицы пробитого колеса, особенно после зимней эксплуатации, его нужно будет пару раз сильно ударить. Отсюда вывод — домкрат не должен работать на пределе своих возможностей. Опытные автомобилисты, подбирая грузоподъемность домкрата, обычно делят массу автомобиля на три, а то и на два, а не на четыре, как подсказывает логика.

Высота подъема тоже важная характеристика, так как для популярных нынче кроссоверов обычного легкового домкрата может попросту не хватить для отрыва колеса от земли. Тут, конечно, на помощь могут прийти доски либо резиновые проставки типа хоккейной шайбы, но лучше этот момент предусмотреть еще в ходе подбора домкрата.

Читать еще:  Луковый домик на окошко!

Еще одна особенность механических домкратов кроется в их конструкции. Она может быть ромбовидной, либо Г-образной, либо вовсе как у классических «жигулей» и старых Mercedes. Преимущество первой — в незначительном смещении кузова/рамы автомобиля в горизонтальном направлении и достойные показатели устойчивости. За вторую — легкий вес и компактность, но необходимы навыки по установке подобного устройства, так как при подъеме оно смещает кузов автомобиля в строну его продольной оси. Третьи же и вовсе нормально работают лишь с машинами, имеющими специальные поддомкратники.

Второй тип домкратов — гидравлические, в которых в качестве рабочего тела используется жидкость. Поднимать они способны гораздо больше механических, поэтому активно применяются владельцами тяжелых машин и коммерческого транспорта. С высотой подхвата, грузоподъемностью и высотой подъема рекомендации здесь те же, что и у механических домкратов, а вот на конструкции и габаритах стоит остановиться отдельно.

Гидравлические домкраты бутылочного типа компактны и удобны в применении, особенно в условиях ограниченного пространства. Их ахиллесова пята — высокий вес и необходимость использования подпора на случай, если не выдержит один из клапанов, регулирующих распределение жидкости. А еще перевозить их во избежание течей рекомендуется в вертикальном положении. В остальном выбор подобного домкрата и для гаража, и в качестве машинного домкрата не на каждый день практически идеален при условии, что вас устроила высота подхвата.

Подкатные домкраты большей частью удел профессионалов. Их основной козырь — удобство использования при наличии достаточного пространства. Они не компактны, зачастую весят еще больше собратьев бутылочного типа, зато очень удобны и практичны при частом использовании, скажем, в шиномонтажах или мелких автомастерских. Многие современные модели подобных домкратов уже в своей конструкции имеют механические упоры-ограничители, которые предотвращают непроизвольное складывание домкрата, если из строя выйдет гидравлика, их вполне можно использовать без дополнительных подставок под авто при осуществлении длительных ремонтов подвески, суппорта или ступичного узла. Возить подобный девайс в автомобиле, безусловно, можно, но не очень рационально. Места он займет много, просто замена колеса в дороге того не стоит.

Реечные механические домкраты для любителей активного автомобильного отдыха заслуживают отдельного упоминания. Основное их достоинство помимо потенциальной возможности мелкого ремонта или замены того же пробитого колеса — возможность высокого подъема застрявшего автомобиля над препятствием. Отсюда и название Hi Jack, и использование домкрата в качестве элемента лебедки. Среди его достоинств — высокая грузоподъемность и большая высота подъема. К недостаткам стоит отнести большие габариты, высокий вес и необходимость наличия специальных навыков по работе с подобными устройствами.

Пневмодомкраты, в которых в качестве рабочего вещества используется воздух, к слову, в отличие от жидкости имеющий возможность сжиматься, наименее популярный и распространенный вид домкратов, особенно среди любителей. Здесь я бы остановился на домкратах-подушках, надуваемых с помощью либо компрессора, либо выхлопных газов автомобиля. На их стороне — малый вес, скромные габариты и большие опорные поверхности, но минусов куда больше. Это и возможность сжатия воздуха, и потенциальная возможность повреждения самого воздушного резервуара выступающими металлическими частями кузова, болтами или ветками и камнями на земле, из-за чего подушку подобного домкрата, прежде чем надуть, кладут не на землю, а на заботливо подложенный салонный коврик, а второй ковер располагают между подушкой домкрата и кузовом. Ремонт и замена колеса с их применением возможны лишь при использовании дополнительных упоров для автомобиля. Истинная же их стихия — бездорожье, когда машину нужно вызволить из грязевого плена либо когда вывешенными оказались сразу несколько ведущих колес, остро нуждающихся в том, чтобы под них положили сэнд-траки или просто бревно.

В заключении несколько слов о стоимости домкратов. На белорусском рынке подавляющее большинство из них имеет китайское происхождение независимо от марки и размера.

Стоимость механических ромбовых домкратов — 300.000-600.000 руб., выбор их более чем обширен.

Двухтонные домкраты бутылочного типа обойдутся покупателю от 220.000, 5-10-тонные — 400.000-500.000 рублей. Если поднимаемая масса исчисляется десятками тонн, готовьте 2-3 млн.

Цены на двухтонные подкатные домкраты стартуют с 550.000-570.000 руб., далее ценник зависит и от грузоподъемности, и от высоты подъема, и от упоминавшейся выше возможности механической фиксации домкрата. Про «аппетиты» продавцов тоже не забываем. В итоге верхняя планка для двухтонного домкрата — 1,5 млн. Вот такая «вилочка». По словам же бывалых шиномонтажников, высокая цена вовсе не гарантирует качества, как, впрочем, и цвет домкрата. На шиномонтажах подкатный домкрат — расходный материал. Профессиональное оборудование стоит намного дороже (около 200 у.е. за домкрат), окупить его в наших реалиях весьма непросто.

Реечный аналог Hi-Jack обойдется покупателю от 1,5 млн рублей, но если хотите поднимать много (4 т) и высоко (до 1,5 м), готовьте вдвое больше, и тогда производитель будет не из Китая, а из США.

Подушка-домкрат, надуваемая выхлопными газами, у белорусских продавцов редкий товар. В РФ ее стоимость эквивалентна 100 у.е.

Что приобрести — решать покупателю. Но чтобы выбор был осознанным, в первую очередь важно понять, зачем вам домкрат, как часто вы испытываете в нем необходимость, какое количество денег он вам сэкономит за год-два эксплуатации, например, при «переобувке» зимних шин на летние и наоборот.

Какой домкрат лучше? — экспертиза ЗР

Без домкрата в дальние поездки отправляться не стоит. Довольствоваться штатным домкратом или подобрать получше? Рассматриваем достоинства и недостатки наиболее распространенных устройств.

Послал Панкрат с тракта Кондрату трактат: не поднять Панкрату трактор без Кондратова домкрата.

Лучший современный домкрат — это мобильный телефон: позвонил, пожаловался на проколотое колесо — и ждешь помощи. Однако старый добрый домкрат пока не стоит спешить выселять из багажника. Даже европейцу, проколовшему колесо в воскресенье на пути из Милана в Верону порой случается засучить рукава. А в России такой инструмент не может быть лишним по определению.

НАШ СОВЕТ

Как подбирать домкрат по высоте? Ведь он может понадобиться тогда, когда колесо спущено, и машина просела «ниже ватерлинии». Первым делом следует измерить расстояние от земли до порога или того места, где должен располагаться домкрат. При спущенном колесе он должен быть ниже на высоту профиля шины. Верхний предел высоты определяется типом автомобиля. У легковых машин ход подвески вниз от номинального положения не превышает 60–80 мм, а у внедорожников может быть более 150 мм.

Читать еще:  Электрическая машина для прочистки канализации

По типу привода домкраты разделяют на ручные (механические или гидравлические), электрические и пневматические (их подключают к выхлопной трубе). Классифицировать можно и по конструкции исполнительных механизмов: ромбические и подкатные, бутылочные (винтовые и гидравлические) и реечные, рычажно-винтовые и типа «подушка».

Мы оценили плюсы и минусы недорогих домкратов разных типов — в нашей фотогалерее они расположены по алфавиту.

Примерная цена 990 руб.

Ромбический домкрат, очень похожий на те, что прилагаются ко многим автомобилям. Заявленные высóты подхвата и подъема — соответственно 100 и 390 мм. Проверили: получилось 110 и 390 мм. Имеет удобный подхват с резиновым элементом. Возможности подъема по высоте подойдут почти любому легковому автомобилю, а вот для кроссоверов их может и не хватить.

Яркая краска держится не очень хорошо, особенно на нагруженных поверхностях, — со временем возникнет коррозия. Ходовой винт абсолютно сухой — его необходимо смазать! В целом недорогое работоспособное изделие.

Примерная цена 4950 руб.

Электрический домкрат — игрушка относительно дорогая и при этом не очень «могучая». Шестеренки внутри редуктора пластмассовые, хотя об этом лучше не думать. Подъем «на верхний этаж» длится довольно долго, обычный механический домкрат справляется с задачей быстрее.

У этого домкрата высота подхвата — 112 мм, а высота подъема — 345 мм. В крайних положениях срабатывают встроенные микровыключатели, ­поэтому «выше крыши» домкрат не полезет. Предусмотрена маленькая съемная ручка аварийного опускания в случае поломки электропривода. Выглядит она как ключик от заводной игрушки.

По геометрическим размерам устройство пригодно для подавляющего большинства легковых автомобилей. В богатом варианте комплектации к нему добавлен еще и электрический гайковерт. Кстати, неплохой подарок автовладельцу с любым достатком. Только не забудьте сказать счастливому обладателю, чтобы смазал ходовой винт, ибо он совсем сухой.

Примерная цена 2100 руб.

Заявленные высота подхвата и высота подъема — 170 мм и 420 мм соответственно. Не верьте: либо одно, либо другое! Дело в том, что у домкрата предусмотрен регулировочный винт, который выкручивается из штока на несколько сантиметров. Но это следует сделать до начала работы: повернуть винт, придавленный тяжелой машиной, невозможно. С закрученным винтом высота подъема составила около 390 мм. Если же выкрутить винт, то «выросший» домкрат может просто не подлезть под машину. Он сможет поднять популярные Логаны и Ларгусы, но только с накачанными шинами, а значит при проколе покрышки бесполезен. А под пороги Рио с Солярисом, даже с надутыми колесами, никак не входит.

Домкраты такого типа очень любят дачники — можно, например, покосившийся сарай приподнять. Но чаще всего их используют владельцы рамных внедорожников, подставляя не под пороги, а под раму или балку моста. Однако площадь опоры такого домкрата весьма скромная, на мягком грунте он скорее уйдет в землю, чем приподнимет автомобиль, — нужно возить с собой прочную опорную площадку.

Примерная цена 1785 руб.

Подкатные домкраты удобны в эксплуатации — неслучайно их любят шиномонтажники. Однако мы рассматриваем сейчас не профессиональные изделия, поэтому и выбрали этот домкратик, как самый маленький и легкий из всех подкатных. Ведь подразумевается, что его будут возить в багажнике, а не катать по полу автомастерской.

Претензии возникли сразу: изготовители «забыли» указать высоту подхвата и высоту подъема. Пришлось измерять самим — получилось 135 и 290 мм соответственно. Возможно, удастся оторвать от земли колесо невысокого автомобиля, но наш редакционный Ларгус так и не смог «задрать лапу».

Примерная цена 4000 руб.

Еще один подкатной гидравлический домкрат, только более серьезный. Высота подхвата и высота подъема указаны: 135 и 385 мм соответственно. По нашим замерам, чуть меньше: 125 и 380 мм. Домкрат тяжеловат, чтобы возить его с собой в автомобиле. А вот в гараже ему самое место: поможет и при ремонте автомобиля, и при сезонной смене колес.

Примерная цена 880 руб.

Недорогое изделие продавалось как домкрат для классической Нивы. Подхват и подъем померили сами — получилось 150 мм и 460 мм соответственно. В грязи такой домкрат вряд ли поможет: утонет. Зато на его верхней площадке закреплена резиновая подушка: она бережет краску и минимизирует возможное соскальзывание. Винт, как водится, нуждается в смазке, иначе счастье будет недолгим. Впрочем, для нас оно оказалось совсем недолгим: при попытке приподнять редакционный кроссовер Ford Kuga верхняя площадка позорно сложилась: запас прочности оказался «никаким».

Примерная цена 6000 руб.

Надувные домкраты используют энергию выхлопных газов: надел шланг на выхлопную трубу — и вперед! При этом медленно надувающийся мешок можно разместить почти под любой частью днища машины, а высота подхвата определяется толщиной пустого мешка — несколько сантиметров. Обеспечивает высоту подъема примерно 460 мм. При этом есть одно но: предсказать траекторию поддомкрачиваемой машины довольно сложно.

Надувной домкрат можно использовать практически на любой поверхности: ровный асфальт ему не нужен. Удельное давление на грунт невелико. Во избежание механических повреждений мешок защищают сверху и снизу прилагаемыми ковриками. Такой домкрат не любит сильных морозов и соседства с раскаленными элементами выхлопной системы. Пользоваться им лучше вдвоем, потому что для подъема многих автомобилей давления выхлопных газов при минимальных оборотах двигателя недостаточно — кому-то надо нажимать на педаль газа. Между тем подъем автомобиля с сидящими внутри людьми запрещен — неувязочка. Если машина имеет две выхлопные трубы, придется приобрести переходник, собирающий выхлопные газы воедино. А на нестандартный фигурный патрубок шланг и вовсе не налезет.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector