Книга История колеса. От гончарного круга до шасси авиалайнера - Артём Мельников

а линия контакта зубьев обеих шестерён параллельна оси вращения. При этом оси обеих шестерён также должны располагаться строго параллельно. Прямозубые колёса имеют наименьшую стоимость, их работа имеет наивысший КПД, но, в то же время, предельный передаваемый крутящий момент таких колёс ниже, чем косозубых и шевронных.

Косозубые колёса. Зубья располагаются под углом к оси вращения, а по форме образуют часть винтовой линии. Зацепление таких колёс происходит плавнее, чем у прямозубых, и с меньшим шумом. Также увеличена площадь контакта, что при тех же размерах с прямозубыми позволяет передавать больший крутящий момент. При работе косозубой пары зацепления возникает механическая осевая сила, направленная вдоль оси вращения каждого колеса и стремящаяся раздвинуть оба колеса в противоположные стороны от плоскости контакта, что обязательно требует применения упорных подшипников. Увеличенная площадь трения зубьев косозубого зацепления вызывает дополнительные потери мощности на нагрев. В целом, косозубые колёса применяются в механизмах, требующих передачи большого крутящего момента на высоких скоростях, либо имеющих жёсткие ограничения по шумности.

Шевронные колёса. Изобретение шевронного профиля зуба часто приписывают Андре Ситроену, однако на самом деле он лишь выкупил патент на более совершенную схему, которую придумал польский механик-самоучка. Зубья таких колёс изготавливаются в виде буквы «V» (либо они получаются стыковкой двух косозубых колёс со встречным расположением зубьев). Шевронные колёса решают проблему осевой силы. Осевые силы обеих половин такого колеса взаимно компенсируются, поэтому отпадает необходимость в установке валов на упорные подшипники. При этом передача является самоустанавливающейся в осевом направлении, по причине чего в редукторах с шевронными колёсами один из валов устанавливают на плавающих опорах (как правило — на подшипниках с короткими цилиндрическими роликами).

Колёса с круговыми зубьями. Передача на основе колёс с круговыми зубьями (передача Новикова) имеет ещё более высокие ходовые качества, чем косозубые: высокую нагрузочную способность зацепления, высокую плавность и бесшумность работы. Однако они ограничены в применении сниженными, при тех же условиях, КПД и ресурсом работы, такие колёса заметно сложнее в производстве. Линия зубьев у них представляет собой окружность радиуса, подбираемого под определённые требования. Контакт поверхностей зубьев происходит в одной точке на линии зацепления, расположенной параллельно осям колёс.

Секторные колёса. Секторное колесо представляет собой часть обычного цилиндрического колеса с зубьями любого типа. Такие колёса применяются в тех случаях, когда не требуется вращение звена на полный оборот, и поэтому можно сэкономить на его габаритах.

Конические зубчатые колёса. Во многих машинах осуществление требуемых движений механизма связано с необходимостью передать вращение с одного вала на другой при условии, что оси этих валов пересекаются. В таких случаях применяют коническую зубчатую передачу. Различают виды конических колёс, отличающихся по форме линий зубьев: с прямыми, тангенциальными, круговыми и криволинейными зубьями. Конические колёса с круговым зубом, например, применяются в автомобильных главных передачах коробки передач.

Коронные колёса. Это особый вид колёс, зубья которых располагаются на боковой поверхности. Такое колесо, как правило, стыкуется с обычным прямозубым либо с барабаном из стержней (цевочное колесо), как в башенных часах. Передачи с цевочным колесом — одни из самых ранних и просты в изготовлении, но характеризуются очень большими потерями на трение.

Оригинальные виды колёс

— Колесо эллиптической формы (расположенное под таким углом, что, если смотреть сбоку, выглядит как круг) — позволяет грести в воде.

— Квадратное колесо, патент на которое в 1959 году получил американец Альберт Сфредда. Оно легко шло по снегу, песку, грязи, преодолевало ямы. Вопреки опасениям, машина на таких колёсах не «хромала» и развивала скорость до 60 км/ч. Роторно-фрезерный движитель — вариант колёсного движителя, в котором используются роторы-фрезы в сочетании с поддерживающими лыжами.

— «Шагающее» колесо. В конструкции использованы шарнирные соединения, которые в сочетании с опорными башмаками и ступицей образуют симметричный прямолинейно-направляющий четырёхзвенник.

— Многокамерное колесо с пневматическим принципом качения. В многокамерной пневматической шине камеры состоят из мелких резиновых шариков, заключающих предварительно нагнетенный воздух и помещаемых в замкнутую трубу с заполнением промежутков между ними тальком.

— Мотор-колесо. Разновидность ведущего колеса, комплексный агрегат, в котором объединены непосредственно колесо, электрический двигатель, силовая передача и тормозная система.

— Колёсный движитель. Тип движителя, разновидностью которого является гребное колесо, состоящее из ряда лопастей, размещенных по окружности и шарнирно связанных с эксцентриком при помощи тяг. Гребной вал располагается горизонтально поперек корабля в средней его части.

— Ренское колесо. Спортивный снаряд, который первоначально использовался, чтобы тренировать чувство равновесия у пилотов скоростных самолётов-истребителей.

— Колёса системы Pedrail с опорными «башмаками», шарнирно закреплёнными на ободе.

Гужевой колёсный транспорт

Используя колёса, человек придумал тачку для перевозки камней и земли. Усовершенствовав тачку, он установил её на два колеса. Первым прообразом нынешних машин стала телега на четырёх колёсах. Поначалу она приводилась в действие мускульной силой людей. Затем в качестве тяги стали использоваться животные.

Жители различных стран приспособили для упряжи в телеги животных, исторически проживающих на данной территории. Такой тяговой силой в разных регионах планеты Земля стали лошади, мулы, волы, ослы.

Так развился вьючный транспорт — транспорт, использующий работу животных либо человека. Транспортировка осуществляется на спине животного при помощи вьюков и вьючных сёдел. Она и до сих пор применяется в горах, пустынях, лесистой и болотистой местности, там, где невозможно использовать другой транспорт (гужевой, автомобильный или воздушный), например из-за бездорожья, характера местности.

Но применение мускульной силы животных имеет свои недостатки, и люди призадумались о создании механизированного способа передвижения и перевозки грузов.

Гужевой транспорт появился практически одновременно с колесом. И практически до середины XIX века, когда начали прокладывать железные дороги, гужевой транспорт был основным видом сухопутного транспорта. Гужевой транспорт оставался довольно важным до Второй мировой войны, после чего он был вытеснен более современными, моторизованными видами транспорта.

В северных регионах России вплоть до середины 1960-х годов вместо оленей и лошадей широко использовались ездовые собаки. Собачьими упряжками пользовались не только местные жители, но и все государственные службы, включая пограничные войска, почтовую службу и научные экспедиции.

В начале XXI века гужевой транспорт используется практически только в сельской местности для коротких перевозок людей и грузов. Во многих туристических городах конные экипажи используются для катания туристов.

В то же время в некоторых развивающихся странах роль гужевого транспорта остаётся достаточно высокой. Так что по всему миру миллионы людей и тонны грузов ежегодно перевозят тем же способом, что и наши далёкие предки, — в телеге.

Для современного горожанина упряжка с лошадью — экзотика и романтика, которую не встретишь на улицах мегаполиса. А для сельских жителей гужевая повозка — актуальное и в XXI веке средство передвижения. В сельской местности, в регионах с плохими дорогами