Владимир Петров - Законы развития систем

Пример П4.46. Трамбовки.

Для уплотнения грунта или забивания свай используют пневматические или реактивные трамбовки, которые создают импульс силы за счет сжатого воздуха или реактивной струи реактивного снаряда. За счет импульса силы трамбовка прижимается к грунту, создавая большое трение и импульс силы передается в грунт. Пример вибротрамбовки приведен на рис. П4.23.

Рис. П4.23. Вибротрабмовка

Вакуум

Создавая вакуум между трущимися поверхностями, увеличиваем силу их сцепления, увеличивая силу трения.

Пример П4.47. Вакуумный захват.

Во многих отраслях техники, где необходимо «нежное» соприкосновение используют вакуумный захват. Ручной вакуумный захват стекол (рис. П4.24а), захват панелей (рис. П4.24б), захват листового металла (рис. П4.24в).

Рис. П4.24. Вакуумный захва

Антикрыло и набегающий поток

Антикрыло — это приспособление, предназначенное для увеличения прижимной силы автомобиля с дорожным покрытием 491

Центробежные силы

Пример П4.48. Фиксация объекта.

Во вращающихся механизмах можно зафиксировать объект с внутренней стороны с помощью центробежной силы.

Магнитное поле

Пример П4.49. Сцепление колеса с рельсом.

Во время движения поезда по рельсам возникают случаи проскальзывание колес. Особенно часто это происходит в зимнее время, когда на рельсах появляется снег или лед или во время ливневых дождей. В зимнее время рельсы посыпают песком.

Для увеличения сцепления колес с рельсами (увеличение трения) применяется подмагничивание колес с помощью электромагнитов. Используя электромагниты, удалось увеличить коэффициент трения (рис. П4.25).

Рис. П4.25. Магнитопотоки колеса и рельса

Пример П4.50. Магнитный тормоз.

Электромагниты используются для торможения поездов.

Разработаны магниторельсовые тормоза на постоянных магнитах 492. Преимущества таких тормозов заключаются в том, что они могут быть использованы и в качестве стояночных. Особый интерес они представляют для применения в вагонах трамвая. В этом случае тормоза должны при любых условиях сцепления удерживать вагон на уклоне 8%, в том числе и при отсутствии напряжения в контактной сети. В этой ситуации контакта колес с рельсами недостаточно, и требуется дополнительная тормозная сила, не зависящая от сцепления.

Электрическое поле

Увеличить сцепление между объектами можно используя статическое электричество, разноименные зарядыи с помощь вихревых токов.

Вихривые токи( токи Фуко ) — это замкнутые в кольца электрические токи в массивном проводнике, которые возникают при изменении пронизывающего его магнитного потока. Они являются индукционными токами и образуются в проводящем теле либо вследствие изменения во времени магнитного поля, в котором находится тело, либо вследствие движения тела в магнитном поле, приводящего к изменению магнитного потока через тело или какую-либо его часть. Величина вихревых токов тем больше, чем быстрее меняется магнитный поток.

Пример П4.51. Вихретоковый тормоз.

Вихретоковый тормоз основан на использовании вихревых токов.

Вихретоковый тормоз хорошо регулируется и работает без использования сил трения. В связи с этим он лучше других подходит для высокоскоростных поездов. Любая иная система значительно проигрывает в тормозной силе при торможении с высокой скорости.

Эффект Джонсона-Рабека

Если нагревать пару соприкасающихся трущихся поверхностей — полупроводник и металл, то сила трения между этими поверхностями будет увеличиваться. Этот эффект используется в тормозах и муфтах крутящего момента.

Пример П4.52. Тормоз.

Патент США 3 343 635: Тормоз представляющий собой вал, покрытый полупроводниковым материалом, охваченный металлической лентой. Тормозной момент зависит от температуры полупроводникового слоя и регулируется путем пропускания электрического тока через вал и охватывающую его ленту.

Пример П4.53. Муфта крутящего момента.

Патент Англии 1 118 627: Устройство для передачи вращения между двумя валами (муфта крутящего момента), 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.

П4.3.3.4. Другие применения трения

Трибоэлектрический эффект — явление возникновения заряда при трении проводника об изоляцию.

Пример П4.54. Первый ксерокс.

Кратко опишем историю появления первого ксерокса, описанную д.ф.-м.н. профессором Фридкин В. 493М.

«В небольшой комнате отеля «Астория» в Нью-Йорке (Лонг-Айленд) Честер Карлсон (1906—1968), физик, служивший в патентной конторе, проделал такой опыт: наэлектризовал трением пластинку поликристаллической серы и через пленку, несущую изображение, осветил ее. Сера — фотопроводник. При освещении в фотопроводнике возникают носители тока, электроны, или дырки. Они разряжают освещенные участки фотопроводника, поэтому после световой экспозиции на поверхности серы возникает скрытое изображение, образованное заряженными и разряженными участками. Если опылить такую поверхность заряженным порошком, несущим противоположный заряд, частицы порошка проявят изображение. Для проявления Карлсон использовал трибоэлектрический эффект , давно известный в физике. Он смешал порошки сурика и серы (частицы которых, контактируя друге другом, заряжаются противоположными зарядами) и опылил пластинку серы. Частицы красного сурика проявили скрытое изображение. На поверхности пластинки проступили строки: «Астория», 22 октября 1938 года. Эту дату и следует считать днем рождения ксерографии.

Пример П4.55. Система охраны периметра.

Система представляет собой сигнальное устройство тревоги, монтируемое на заграждения.

Чувствительным элементом устройства является трибокабель, обладающий трибоэлектрическим эффектом . При его деформации вырабатывается сигнал, который усиливается, селектируется и обрабатывается электронной аппаратурой, которая выдает сигнал тревоги или неисправности.

Пример П4.56. Измерители и детекторы пыли.

Измерители и детекторы пыли производства компании SWR engineering являются эффективным инструментом контроля работоспособности и эффективности систем вентиляции и пылеудаления. В основе принципа действия данных приборов лежит трибоэлектрический эффект — каждая частица пыли переносит на чувствительный элемент датчика определенный электрический заряд, который затем измеряется и суммируется.