Татьяна Гончарова - Ласковые сети кружева филе. Веселая аппликация... (Сделай сам №2∙1998)

Отсутствие или малое влияние условий на выбор размеров — ширины и длины.

Из сказанного следует, что конструкции последних достаточно рациональны и что при их создании не требуется жесткая конструкторская проработка. При проектировании же хозяйственных тележек «мелочей» нет — они могут дать колоссальнейший эффект. Ниже мы попытаемся сформулировать принципы такого конструирования.

Но сначала несколько слов о колесах. Колеса должны соответствовать грузоподъемности тележки. Наиболее подходящими являются колеса от велосипеда. Конечно, чем больше диаметр — тем меньше сопротивление качения. Колеса целесообразно брать старые, уже отслужившие свой век на велосипеде. Даже конусы на подшипниках могут быть с раковинами — только поставьте все шарики. Дело в том, что велосипед может ехать значительно быстрее тележки, а нагрузка на заднее колесо у велосипеда составляет едва ли не две трети общего веса. Велосипедист может весить более 100 кг. Зависимость сил, которым противостоит колесо, от скорости близка к квадратичной. Таким образом, на телегу со старыми велосипедными колесами можно смело грузить 150–200 кг, что в большинстве случаев более чем достаточно.

1. Колея (если место для груза между колесами, то ширина) должна быть как можно меньше.Уменьшение колеи обусловливается, как правило, не поперечной устойчивостью — для этого еще есть резервы, а удобством, рациональностью размещения груза. При больших размерах тележки ширина (а здесь, следовательно, и колея) определяется возможностью проезда через двери — желательно самые узкие 500–600 мм. Продольную устойчивость тележки в горизонтальной плоскости можно подразделить на: способность удержания на курсе и устойчивость на курсе. Способность удержания тележки на курсе определяется величиной силы, перпендикулярной движению, возникающей в результате преодоления одним колесом неровности — кочки при достаточно медленном движении. Величина этой силы прямо пропорциональна ширине колеи. Устойчивость на курсе прямо пропорциональна моменту инерции телеги при повороте вокруг вертикальной оси, проходящей через точку опоры одного из колес, когда другое колесо натыкается (преодолевает) на препятствие — кочку, и обратно пропорционально вышеуказанной силе, перпендикулярной движению, то есть ширине колеи. Устойчивость на курсе учитывается при отсутствии силы человека, корректирующей направление движения. Если тележку изготавливают под велосипедные колеса самого большого диаметра — 702 мм, то уменьшить ширину тележки меньше 600 мм очень проблематично, так как между колесами перестает помещаться сидение стандартных размеров для инвалида. Очень желательно ее сделать 550 мм — казалось бы, что там 5 см.

Малая колея обусловливает возможность малой величины клиренса (дорожный просвет, расстояние между дорогой и днищем телеги), он теперь будет определяться лишь длиной тележки, то есть величиной свесов спереди и сзади колес. Видимо, главным ограничением уменьшения клиренса является возможность подъема тележки по стандартной лестнице — колеса должны доставать до пола при преодолении начала лестницы Клиренс можно уменьшить, сделав подъем свесов в оконечностях, но оставив возможность перевозить длинномерные грузы. Вышесказанное подводит к очень важному второму принципу при конструировании: поверхность, на которую кладется груз, должна быть расположена как можно ниже. В идеале (для ликвидации продольной неустойчивости телеги в вертикальной плоскости) центр тяжести тележки с грузом должен быть чуть ниже оси колес. Но это противоречит первому подпункту (когда груз между колес), да и без стремления уменьшить колею на практике труднодостижимо уже по причине разнохарактерности груза. Поэтому стремиться к вышеуказанному уменьшению центра тяжести можно (если исключить кринолин — свесы над колесами) лишь понижением поверхности, на которую кладется груз. При уменьшении ширины пакета груза, чего требует первый подпункт, центр тяжести груза повышается обратно пропорционально ширине пакета груза. Продольная устойчивость тележки в вертикальной плоскости при движении и без него пропорциональна расстоянию от оси колес до центра тяжести тележки с грузом (без колес). Но положительным результатом уменьшения ширины пакета груза является увеличение момента инерции груза(а следовательно, телеги с грузом в продольном плане) при вращении вокруг оси колес Будем считать, что продольная устойчивость в вертикальной плоскости прямо пропорциональна этому моменту инерции. Из вышесказанного следует, что поверхность, на которой располагается груз, должна быть ниже осей колес. При применении самых больших велосипедных колес расстояние от этой плоскости до осей колес должно быть не меньше 100 мм. Однако размещение груза между колесами при малой колее не всегда возможно.

Рассмотрим влияние уменьшения ширины колеи на продольную устойчивость телеги в вертикальной и горизонтальной плоскостях и сопротивление движению. Допустим, мы имеем груз одинаковой плотности в форме параллелепипеда с ребрами а > Ь > с (рис. 1).

Рис. 1

В существующих повсеместно тележках груз располагают в основном большим ребром перпендикулярно направлению движения (см. рис. 2).

Рис. 2

Основной отрицательный смысл такого расположения груза относительно тележки заключается в том, что поворот тележки с грузом вокруг оси у (например, при наезде колесом на кочку) более сложен — больше устойчивость на курсе (если допустить одинаковую ширину колеи) Иными словами, момент инерции груза и тележки с грузом при повороте вокруг оси у в первом случае больше. Спасти положение может лишь уменьшение силы, разворачивающей тележку прямо пропорционально ширине колеи, то есть необходимо уменьшить ширину колеи прямо пропорционально уменьшению момента инерции (см. рис. 3 и 4).

Рис. 3

Рис. 4

В большинстве случаев ширина пакета груза позволяет это сделать. В противном случае для второй нашей тележки необходимо: либо увеличить длину а (при сохранении объема пакета груза), что может уменьшить и ширину с, либо уменьшить ширину пакета груза с при увеличении высоты b (объем пакета остается неизменным). У каждого способа есть свои недостатки. При увеличении длины (увеличение габарита) создается неудобство, а при увеличении высоты повышается центр тяжести, что увеличивает неустойчивость тележки в продольной вертикальной плоскости. Конечно, общим недостатком может быть нерациональное размещение груза.

Однако более важной положительной характеристикой, безусловно, является возможность удержания тележки на курсе, где мы в значительном выигрыше. К предыдущему следовало бы также добавить, что устойчивость на курсе значительно увеличивает масса руки. Кроме того, большая ширина телеги неудобна для движения, а также, в конечном итоге, в комплексе с малой длиной в большинстве случаев является причиной буксировки телеги сзади, а не спереди, что также неудобно (см. ниже приемы ведения телеги).