Номер 6, страница 439 - гдз по физике 10 класс учебник Грачев, Погожев

Электродинамика. Глава 10. Электростатика. Задания по проектной и исследовательской деятельности. Задания к главе 3 «Динамика» - номер 6, страница 439.

Условие.

6. Выполните проектную работу о роли подшипников в технике, используя учебные энциклопедии, справочники, материалы сайта http://gotourl.ru/7148. Через систему поиска найдите материалы по теме «Подшипник».

Решение.

Решение

Введение

Подшипник — это техническое устройство, являющееся частью опоры, которое поддерживает вал, ось или иную конструкцию, фиксирует её положение в пространстве и обеспечивает вращение, качание или линейное перемещение с наименьшим сопротивлением. Основная функция подшипника — снижение потерь на трение в движущихся частях механизмов. Без подшипников работа подавляющего большинства современных машин и устройств была бы невозможной. Они принимают на себя и передают нагрузки от движущегося узла на другие части конструкции.

Эффективность работы подшипника заключается в замене трения скольжения на трение качения (в подшипниках качения) или в создании масляного клина между поверхностями, что сводит трение к минимуму (в подшипниках скольжения). Сила трения в общем виде описывается формулой $F_{тр} = \mu \cdot N$, где $\mu$ — коэффициент трения, а $N$ — сила нормальной реакции опоры. Подшипники спроектированы так, чтобы минимизировать коэффициент трения $\mu$, что приводит к уменьшению износа деталей, снижению нагрева и экономии энергии.

Ответ: Подшипник является ключевым элементом машин и механизмов, предназначенным для поддержки вращающихся частей и значительного уменьшения силы трения между ними.

Принцип действия и классификация подшипников

По принципу работы все подшипники делятся на две большие группы: подшипники качения и подшипники скольжения.

Подшипники качения

В подшипниках этого типа трение скольжения заменяется трением качения. Это достигается за счет размещения между двумя кольцами (внутренним и внешним) тел качения — шариков или роликов (цилиндрических, конических, игольчатых). Тела качения удерживаются на определённом расстоянии друг от друга с помощью сепаратора.

• Преимущества: низкий момент трения при пуске и рабочих скоростях, малый расход смазочного материала, высокая степень стандартизации и взаимозаменяемости, простота в обслуживании.
• Недостатки: большие габариты в радиальном направлении, чувствительность к ударным и вибрационным нагрузкам, шум при высоких скоростях.

Подшипники скольжения

В подшипниках скольжения опорная поверхность вала (цапфа) скользит непосредственно по рабочей поверхности вкладыша подшипника. Для минимизации трения и износа между поверхностями создается слой смазки. В режиме гидродинамической смазки вал "всплывает" на масляном клине, и прямого контакта между металлическими поверхностями не происходит. Коэффициент трения в таком режиме может быть чрезвычайно низким.

• Преимущества: способность воспринимать большие ударные и вибрационные нагрузки, бесшумность работы, малые радиальные размеры, возможность работы в агрессивных средах и при высоких скоростях (при правильной смазке).
• Недостатки: требуют постоянной подачи смазки, имеют повышенные потери на трение при пуске и остановке, более высокие требования к точности монтажа.

Ответ: Основные типы подшипников — подшипники качения и скольжения, различающиеся принципом снижения трения: за счет качения специальных тел или за счет скольжения по слою смазки.

Роль и применение подшипников в технике

Подшипники являются одними из самых распространенных деталей в машиностроении. Их можно найти практически в любом механизме, где есть вращающиеся части.

• Транспорт: В автомобилях подшипники установлены в ступицах колес, двигателе (опоры коленчатого и распределительного валов), коробке передач, генераторе, насосах. В железнодорожных вагонах они являются основой буксовых узлов, воспринимающих вес вагона. В авиации подшипники работают в экстремальных условиях в турбинах реактивных двигателей, системах управления и шасси.
• Промышленность: В станках от точности подшипников шпинделя зависит качество обработки деталей. Мощные подшипники используются в прокатных станах, дробилках, редукторах. Электродвигатели всех размеров, от миниатюрных до гигантских турбогенераторов на электростанциях, вращаются на подшипниках.
• Бытовая техника: Барабан стиральной машины, вентилятор в компьютере или кондиционере, шпиндель жесткого диска, мотор пылесоса — все эти устройства содержат подшипники для обеспечения плавного и долговечного вращения.
• Спорт и развлечения: Колеса скейтбордов, роликовых коньков и велосипедов вращаются на шарикоподшипниках, обеспечивая легкий ход и возможность развивать высокую скорость.

Ответ: Роль подшипников в технике огромна: они обеспечивают работоспособность и надежность вращающихся узлов во всех отраслях, от тяжелой промышленности и транспорта до бытовой техники и спортивного инвентаря.

Заключение

Подшипники — незаметные, но абсолютно незаменимые герои мира техники. Они являются фундаментальным элементом, позволившим совершить технологический скачок от простых механизмов к высокоскоростным и высоконагруженным машинам современности. Уменьшая трение, они экономят огромное количество энергии, повышают КПД устройств, увеличивают их ресурс и надежность. Развитие технологий производства подшипников, создание новых материалов и смазок продолжается и сегодня, открывая пути для создания еще более совершенных и эффективных механизмов.

Ответ: Подшипники играют критически важную роль в современной цивилизации, являясь основой для эффективной и надежной работы практически всех машин и механизмов, связанных с вращательным движением.