Упругие элементы предназначаются для виброизоляции и гашения энергии удара, для выполнения функций двигателя (например, часовые пружины), для создания зазоров и натяга в механизмах. Различают витые пружины, спиральные пружины, листовые рессоры, резиновые упругие элементы и т.д.
Соединительные детали являются отдельной функциональной группой. Различают: неразъёмные соединения , не допускающие разъединения без разрушения деталей, соединительных элементов или соединительного слоя - сварные ( рис. 5, а), паяные, заклёпочные ( рис. 5 , б), клеевые ( рис. 5 , в), вальцованные; разъёмные соединения , допускающие разъединение и осуществляемые взаимным направлением деталей и силами трения (большинство разъёмных соединений) или только взаимным направлением (например, соединения призматическими шпонками ). По форме присоединительных поверхностей различают соединения по плоскостям (большинство) и по поверхностям вращения - цилиндрической или конической (вал - ступица). Широчайшее применение в машиностроении получили сварные соединения. Из разъёмных соединений наибольшее распространение получили резьбовые соединения, осуществляемые винтами, болтами, шпильками, гайками ( рис. 5 , г).
Прообразы многих Д. м. известны с глубокой древности, самые ранние из них - рычаг и клин. Более 25 тыс. лет назад человек стал применять пружину в луках для метания стрел. Первая передача гибкой связью была использована в лучковом приводе для добывания огня. Катки, работа которых основана на трении качения, были известны более 4000 лет назад. К первым деталям, приближающимся по условиям работы к современным, относятся колесо, ось и подшипник в повозках. В древности и при строительстве храмов и пирамид пользовались воротами и блоками . Платон и Аристотель (4 в. до н. э.) упоминают в своих сочинениях о металлических цапфах, зубчатых колёсах, кривошипах, катках, полиспастах. Архимед применил в водоподъёмной машине винт, по-видимому, известный и ранее. В записках Леонардо да Винчи описаны винтовые зубчатые колёса, зубчатые колёса с вращающимися цевками, подшипники качения и шарнирные цепи. В литературе эпохи Возрождения имеются сведения о ремённых и канатных передачах, грузовых винтах, муфтах. Конструкции Д. м. совершенствовались, появились новые модификации. В конце 18 - начале 19 вв. широкое распространение получили заклёпочные соединения в котлах, конструкциях ж.-д. мостов и т.п. В 20 в. заклёпочные соединения постепенно вытеснялись сварными. В 1841 Дж. Витвортом в Англии была разработана система крепёжных резьб, явившаяся первой работой по стандартизации в машиностроении. Применение передач гибкой связью (ремённой и канатной) было вызвано раздачей энергии от паровой машины по этажам фабрики, с приводом трансмиссий и т.д. С развитием индивидуального электропривода ремённые и канатные передачи стали использовать для передачи энергии от электродвигателей и первичных двигателей в приводах лёгких и средних машин. В 20-е гг. 20 в. широко распространились клиноремённые передачи. Дальнейшим развитием передач с гибкой связью являются многоклиновые и зубчатые ремни. Зубчатые передачи непрерывно совершенствовались: цевочное зацепление и зацепление прямобочного профиля со скруглениями было заменено циклоидальным, а потом эвольвентным. Существенным этапом было появление круговинтового зацепления М. Л. Новикова. С 70-х годов 19 в. начали широко применяться подшипники качения. Значительное распространение получили гидростатические подшипники и направляющие, а также подшипники с воздушной смазкой.
Материалы Д. м. в большой степени определяют качество машин и составляют значительную часть их стоимости (например, в автомобилях до 65-70%). Основными материалами для Д. м. являются сталь, чугун и цветные сплавы. Пластические массы применяют как электроизолирующие, антифрикционные и фрикционные, коррозионно-стойкие, теплоизолирующие, высокопрочные (стеклопласты), а также как обладающие хорошими технологическими свойствами. Резины используют как материалы, обладающие высокой упругостью и износостойкостью. Ответственные Д. м. (зубчатые колёса, сильно напряжённые валы и др.) выполняют из закалённой или улучшенной стали. Для Д. м., размеры которых определяются условиями жёсткости, используют материалы, допускающие изготовление деталей совершенных форм, например незакалённую сталь и чугун. Д. м., работающие при высоких температурах, выполняют из жаростойких или жаропрочных сплавов. На поверхности Д. м. действуют наибольшие номинальные напряжения от изгиба и кручения, местные и контактные напряжения, а также происходит износ, поэтому Д. м. подвергают поверхностным упрочнениям: химико-термической, термической, механической, термо-механической обработке.
Д. м. должны с заданной вероятностью быть работоспособными в течение определённого срока службы при минимально необходимой стоимости их изготовления и эксплуатации. Для этого они должны удовлетворять критериям работоспособности: прочности, жёсткости, износостойкости, теплостойкости и др. Расчёты на прочность Д. м., испытывающих переменные нагрузки, можно вести по номинальным напряжениям, по коэффициентам запаса прочности с учётом концентрации напряжений и масштабного фактора или с учётом переменности режима работы. Наиболее обоснованным можно считать расчёт по заданной вероятности и безотказной работы. Расчёт Д. м. на жёсткость обычно осуществляют из условия удовлетворительной работы сопряжённых деталей (отсутствие повышенных кромочных давлений) и условия работоспособности машины, например получения точных изделий на станке. Для обеспечения износостойкости стремятся создать условия для жидкостного трения, при котором толщина масляного слоя должна превышать сумму высот микронеровностей и др. отклонений от правильной геометрической формы поверхностей. При невозможности создания жидкостного трения давление и скорости ограничивают до установленных практикой или ведут расчёт на износ на основе подобия по эксплуатационным данным для узлов или машин того же назначения. Расчёты Д. м. развиваются в следующих направлениях: расчётная оптимизация конструкций, развитие расчётов на ЭВМ, введение в расчёты фактора времени, введение вероятностных методов, стандартизация расчётов, применение табличных расчётов для Д. м. централизованного изготовления. Основы теории расчёта Д. м. были заложены исследованиями в области теории зацепления (Л. Эйлер, X. И. Гохман), теории трения нитей на барабанах (Л. Эйлер и др.), гидродинамической теории смазки (Н. П. Петров, О. Рейнольдс, Н. Е. Жуковский и др.). Исследования в области Д. м. в СССР проводятся в Институте машиноведения, Научно-исследовательском институте технологии машиностроения, МВТУ им. Баумана и др. Основным периодическим органом, в котором публикуются материалы о расчёте, конструировании, применении Д. м., является «Вестник машиностроения».
Развитие конструирования Д. м. происходит в следующих направлениях: повышение параметров и разработка Д. м. высоких параметров, использование оптимальных возможностей механических с твёрдыми звеньями, гидравлических, электрических, электронных и др. устройств, проектирование Д. м. на срок до морального старения машины, повышение надёжности, оптимизация форм в связи с новыми возможностями технологии, обеспечение совершенного трения (жидкостного, газового, качения), герметизация сопряжений Д. м., выполнение Д. м., работающих в абразивной среде, из материалов, твёрдость которых выше твёрдости абразива, стандартизация и организация централизованного изготовления.
Лит.:Детали машин. Атлас конструкций, под ред. Д. Н. Решетова, 3 изд., М., 1968; Детали машин. Справочник, т. 1-3, М., 1968-69.
Д. Н. Решетов.
Рис. 2. Передачи: а - зубчатая цилиндрическая; б - зубчатая коническая; в - червячная.
Рис. 4. Подшипники: а - шариковый; б - роликовые цилиндрический и конический; в - скольжения.
Рис. 3. Валы и оси: а - вал ступенчатый; б - шпиндель металлорежущего станка; в - вал коленчатый.
Рис. 1. Корпусные детали: а - плита; б - горизонтальная станина; в - стойка; г - портальная станина; д - корпус электродвигателя с крышками; е - корпус редуктора; ж - стол.
Рис. 5. Соединения: а - сварное; б - заклёпочное; в - клеевое; г - резьбовое.
Детального равновесия принцип
Дета'льного равнове'сия при'нцип,общее положение статистической физики , согласно которому любой микроскопический процесс в равновесной системе протекает с той же скоростью, что и обратный ему.
Когда система, состоящая из большого числа частиц, находится в равновесии, постоянными во времени остаются лишь физические величины, относящиеся к системе в целом (они называются термодинамическими величинами). В то же время составляющие систему отдельные микрочастицы меняют своё состояние: в равновесной системе происходят столкновения частиц (атомов, молекул и др.), могут протекать химические реакции и т.п. Конечно, чтобы равновесие сохранялось, наряду с любым таким микропроцессом должен осуществляться и обратный ему (т. к., действуя лишь в одном направлении, микропроцесс может привести к изменению состояния системы в целом). Д. р. п. утверждает, что скорость любого микропроцесса (число происходящих за 1 сексобытий этого микропроцесса) совпадает в состоянии равновесия со скоростью обратного ему процесса. Скорость при этом трактуется статистически - как среднее по большому числу одинаковых микропроцессов.
В квантовой теории Д. р. п. состоит в равенстве вероятностей прямого и обратного процессов. Этими процессами могут быть квантовые переходы, реакции между элементарными частицами и т.д.
Связывая характеристики прямого и обратного процессов, Д. р. п. имеет важное прикладное значение. В некоторых случаях наблюдать один из этих процессов значительно легче, чем второй. Иногда один из процессов поддаётся более простому определению. Например, легко измерить вероятность фотоионизации атома (выбивания электрона под действием излучения). Скорость этого процесса, так же как и обратного ему процесса рекомбинации, легко выразить через соответствующие вероятности процессов. Т. о., Д. р. п. позволяет вычислить вероятность рекомбинации.
Большое применение Д. р. п. находит в физической и химической кинетике (так, именно на Д. р. п. основан действующих масс закон ).
В. П. Павлов.
Детандер
Дета'ндер(от франц. dйtendre - ослаблять), машина для охлаждения газа путём его расширения с отдачей внешней работы. Д. относится к классу расширительных машин (см. Пневмодвигатель ), но применяется главным образом не с целью совершения внешней работы, а для получения холода. Расширение газа в Д. - наиболее эффективный способ его охлаждения. Д. используется в установках для сжижения газов и разделения газовых смесей методом глубокого охлаждения , в криогенных рефрижераторах, в установках, имитирующих высотные и космические условия, в некоторых системах кондиционирования воздуха и т.д.
Наиболее распространены поршневые Д. ( рис. 1 ) и турбодетандеры ( рис. 2 ). Поршневые Д. - машины объёмного периодического действия, в которых потенциальная энергия сжатого газа преобразуется во внешнюю работу при расширении отдельных порций газа, перемещающих поршень. Они выполняются вертикальными и горизонтальными, одно- и многорядными. Торможение поршневых Д. осуществляется электрогенератором и реже компрессором. Применяются в основном в установках с холодильными циклами высокого 15-20 Мн/м 2(150-200 кгс/см 2) и среднего 2-8 Мн/м 2(20-80 кгс/см 2) давлений для объёмных расходов газа при температуре и давлении на входе в машину (физических расходов) 0,2-20 м 3/ч. Турбодетандеры - лопаточные машины непрерывного действия, в которых поток проходит через неподвижные направляющие каналы (сопла), преобразующие часть потенциальной энергии газа в кинетическую, и систему вращающихся лопаточных каналов ротора, где энергия потока преобразуется в механическую работу, в результате чего происходит охлаждение газа. Они делятся по направлению движения потока на центростремительные, центробежные и осевые; по степени расширения газа в соплах - на активные и реактивные; по числу ступеней расширения - на одно- и многоступенчатые. Наиболее распространён реактивный одноступенчатый центростремительный Д., разработанный П. Л. Капицей. Торможение турбинных Д. осуществляется электрогенератором, гидротормозом, нагнетателем, насосом. Турбодетандеры применяются главным образом в установках с холодильным циклом низкого давления 0,4-0,8 Мн/м 2(4-8 кгс/см 2) для объёмных (физических) расходов газа 40-4000 м 3/ч. Созданы турбодетандеры для холодильных циклов низкого, среднего и высокого давлений с объёмными расходами газа 1,5-40 м 3/ч. Эти машины характеризуются малыми размерами (диаметр рабочего колеса 10-40 мм) и высокой частотой вращения ротора (100000-500000 об/мин).
Лит. см. при ст. Глубокое охлаждение .
А. Б. Давыдов.
Рис. 1. Схема поршневого детандера: 1 - поршень; 2 - цилиндр; 3 - впускной клапан; 4 - выпускной клапан; 5 - кривошипно-шатунный механизм.
Рис. 2. Схема центростремительного реактивного турбодетандера: 1 - спиральный подвод газа; 2 - направляющий сопловой аппарат; 3 - ротор; 4 - отводной диффузор.
Детектив
Детекти'в(англ. detective, от лат. detego - раскрываю, разоблачаю), сыщик, следователь.
Детективная литература
Детекти'вная литерату'ра,вид литературы, включающей художественные произведения, сюжет которых посвящён раскрытию загадочного преступления, обычно с помощью логического анализа фактов. Основой конфликта чаще всего является столкновение справедливости с беззаконием, завершающееся победой справедливости. Родоначальником собственно Д. л. считается американский писатель Э. По («Убийство на улице Морг», 1841, и др.). Основные черты Д. л. складываются уже во 2-й половине 19 - начале 20 вв. в творчестве У. У. Коллинза (Англия), Э. Габорио , Г. Леру (Франция), А. К. Грин (США) и особенно А. К. Дойла (Англия), создавшего популярный образ Шерлока Холмса, частного детектива. Оформляются два сюжетных типа Д. л.: интеллектуальный, идущий от Э. По (основной интерес сосредоточен на процессе расследования), и приключенческий, идущий от У. Коллинза (построенный на нагнетании новых драматических эпизодов, часто новых преступлений).
Большую роль в дальнейшем развитии Д. л. сыграли произведения английских писателей Э. Уоллеса, Д. Л. Сейерс и др., а также Г. К. Честертона , создавшего образ «интуитивного детектива» - патера Брауна. Для большинства произведений 1-й четверти 20 в. характерна, однако, искусственность ситуаций, стандартность сюжетной схемы: Р. Фримен, Ф. У. Крофтс (Англия); С. С. Ван Дайн (псевдоним У. Райта), Дж. Карр (США).
Реалистическими элементами, литературным мастерством отмечены повести о сыщиках-любителях Эркюле Пуаро и мисс Марпл А. Кристи (Англия) и об инспекторе Мегрэ Ж. Сименона (Франция). Реалистические мотивы в американской Д. л. возродил Д. Хамметт, а за ним - Р. Чандлер, Ф. Макдональд (так называемая жёсткая школа, не чуждая острой социальной критики). Под их влиянием в Д. л. 20-30-х гг. сложился тип «динамичной повести», компромиссно сочетающей реалистические моменты с сюжетными шаблонами: Э. С. Гарднер, Р. Стоут, Э. Куин (псевдоним Ф. Даннея и М. Б. Ли), П. Квентин (псевдоним группы писателей) в США; Дж. Тей, М. Иннес (Англия); Н. Марш (Новая Зеландия). После 2-й мировой войны возрос поток антиинтеллектуальной Д. л., лишённой социальной проблематики: так называемая чёрная школа - М. Спиллейн, С. Адамс (США), серия о шпионе-супермене Джеймсе Бонде И. Флеминга (Англия) - воспевающая жестокость и секс. В середине 20 в. широко распространились модификации Д. л.: криминальный (Ф. Айлс, Д. Симсон, Англия; П. Хайсмит, США), шпионский (Э. Эмблер, Ле Карре - псевдоним Дж. Корнуэлла, Англия) и полицейский (Э. Мак-Бейн, США) романы, а также детективные сюжеты, основанные на научно-фантастической идее (А. Азимов , США).
Зачинатели советской Д. л. - А. Н. Толстой («Гиперболоид инженера Гарина») и М. Шагинян («Месс-Менд»). Поначалу преобладала «шпионская» тематика. В послевоенный период, наряду с собственно Д. л. (Л. Шейнин), появились произведения о работниках милиции (А. Адамов, Ю. Семёнов и др.) и контрразведки (Р. Ким), фантастический детектив.
Для лучших образцов Д. л. характерны реалистичность изображения быта и психологии, общественных связей и конфликтов, романтическая заострённость событий и характеров, увлекательность интеллектуальной игры. Они основаны на рационалистическом убеждении в силе разума и утверждают торжество правопорядка над социальным злом.
Лит.:Томан Н., Что такое детективная литература?, в сб.: О фантастике и приключениях. О литературе для детей, в. 5, Л., 1960; Детектив: и социальность, и художественность, «Литературная газета», 1972, 19 января; Haycroft Н., Murder for pleasure, N. Y. - L., [1943]; Pfeiffer Н., Die Mumie im Glassarg, Rudolfstadt, [I960]; Maver W., Krimi und Crimen, Halle, [1967]; `kvoreckэ I., Nбpady tenaYe detektivek, Praha, [1965]; Райнов В., Черният роман, София, 1970; Barzum I., Taylor W. Н., A catalogue of crime, N. Y., 1971.
P. Э. Нудельман.
Детектирование
Детекти'рование(от лат. detectio - открытие, обнаружение), преобразование электрических колебаний, в результате которого получаются колебания более низкой частоты или постоянный ток. Наиболее распространённый случай Д. - демодуляция - состоит в выделении низкочастотного модулирующего сигнала из модулированных высокочастотных колебаний (см. Модуляция колебаний ). Д. применяется в радиоприёмных устройствах для выделения колебаний звуковой частоты, в телевидении - сигналов изображения и т.д.
Модулированное по амплитуде колебание представляет собой в простейшем случае совокупность трёх высоких частот w, w + W и w - W, где w - высокая несущая частота, W - низкая частота модуляции. Т. к. сигнала частоты W нет в модулированном колебании, то Д. обязательно связано с преобразованием частоты. Электрические колебания подводятся к устройству (детектору), которое проводит ток только в одном направлении. При этом колебания превратятся в ряд импульсов тока одного знака. Если амплитуда детектируемых колебаний постоянна, то на выходе детектора импульсы тока имеют постоянную высоту ( рис. 1 ). Если амплитуда колебаний на входе детектора изменяется, то высота импульсов тока становится различной. Огибающая импульсов при этом повторяет закон изменения амплитуды подводимых к детектору модулированных колебаний ( рис. 2 ). Если колебания выпрямляются лишь частично, т. е. ток через детектор течёт в обоих направлениях, но электропроводность детектора различна, то Д. также происходит. Т. о., для Д. можно использовать любое устройство с различной электропроводностью в различных направлениях, например диод . Спектр частот тока, прошедшего через диод, значительно богаче спектра исходного модулированного колебания. Он содержит постоянную составляющую, колебание частоты W, а также составляющие с частотами w, 2w, Зw и т.д. Для выделения сигнала частоты W ток диода пропускается через линейный фильтр, обладающий высоким сопротивлением на частоте W и малым сопротивлением на частотах w, 2w и т.д. Простейший фильтр состоит из сопротивления Rи ёмкости С, величина которых определяется условиями w RC>> 1 и W RC<< 1 (см. Электрический фильтр
Рассмотренный выше детектор с кусочно-линейной зависимостью тока от напряжения ( рис. 3 , б), называется линейным, воспроизводит практически без искажений колебание низкой частоты W, которым модулировался входной сигнал ( рис. 3 , в). Значительно бо'льшие искажения получаются при квадратичном Д., когда зависимость между током Iи напряжением Vвыражается квадратичным законом: I= I 0+ AV+ BV 2. Модулированный по амплитуде сигнал ( рис. 3 , а), поданный на квадратичный детектор, вызовет ток через детектор, в спектре которого содержатся частоты: W, 2W, w - W, w, w + W, 2w - W, 2w + W и т.д. Линейный фильтр легко отсеивает все частоты, начиная с третьей, однако колебание частоты 2W ослабляется фильтром слабо и является искажающей сигнал W «помехой». Избавиться от неё можно лишь при малой глубине модуляции, т.к. амплитуда тока частоты 2W пропорциональна квадрату глубины модуляции входного сигнала.
Один и тот же диод может работать и как квадратичный, и как линейный детектор в зависимости от величины поступающего на него сигнала. Для малого сигнала характеристика диода квадратична, для большого же сигнала характеристику можно считать «кусочно-линейной». Т. о., для Д. с малыми искажениями желательно подавать на детектор достаточно большой сигнал.
Для Д. используется нелинейность зависимости тока от напряжения в вакуумных и полупроводниковых диодах (диодное Д.), нелинейность характеристики участка сетка-катод вакуумного триода (сеточное Д.), нелинейность зависимости анодного тока триода от напряжения на его сетке (анодное Д.). Сам процесс Д. во всех случаях сводится к диодному Д., только при сеточном и анодном Д. он сопровождается усилением сигналов в триоде. Д. возможно и в оптическом диапазоне, где оно осуществляется с помощью фотоприёмников (фотоэлементов, фотоумножителей, фотодиодов и т.д.) или нелинейных кристаллов (см. Нелинейная оптика ).
Лит.:Стрелков С. П., Введение в теорию колебаний, 2 изд., М., 1964; Сифоров В. И., Радиоприёмные устройства, 5 изд., М., 1954, гл. 6; Гуткин Л. С., Преобразование сверхвысоких частот и детектирование, М. - Л., 1953.
В. Н. Парыгин.
Рис. 1. На входе детектора колебания с постоянной амплитудой (а); на выходе детектора импульсы тока Iодинаковой высоты (б). Детектор регистрирует постоянную составляющую тока.
Рис. 3. а - амплитудно-модулированное колебание на входе детектора; б - вольтамперная характеристика детектора; в - колебания тока на выходе детектора.
Рис. 2. а - колебания с амплитудной модуляцией на входе детектора; б - импульсы тока на его выходе. Детектор регистрирует переменный ток низкой частоты (нижняя пунктирная линия).
Детектор
Дете'ктор(лат. detector - открыватель, от detego - открываю, обнаруживаю) в радиотехнике, устройство для детектирования электрических колебаний. Д. применяют в вещательных, связных, телевизионных радиоприёмниках , измерительных устройствах и многих др. для выделения модулирующих частот колебаний, несущих информацию. Различают амплитудный, частотный и фазовый Д. В амплитудном Д. для детектирования высокочастотных амплитудно-модулированных (AM) колебаний в качестве элемента с нелинейной электрической проводимостью применяют чаще всего полупроводниковый диод . Напряжение AM колебаний, приложенное к колебательному контуру, воздействует на электрическую цепь, состоящую из конденсатора С, диода Ди резистора R, соединённого или последовательно с диодом (последовательный Д., рис. 1 , а), или параллельно (параллельный Д., рис. 1 , б). Вследствие односторонней проводимости диода в цепи возникает электрический ток в виде высокочастотных импульсов, амплитуда которых изменяется по закону модуляции колебаний высокой частоты. Этот ток создаёт на концах резистора Rнапряжение, амплитуда которого также изменяется по закону модуляции. Для высокочастотных составляющих тока электрическое сопротивление конденсатора Смало, и, следовательно, напряжение высокочастотных колебаний на его концах незначительно. Для модулирующих частот колебаний оно много больше сопротивления резистора R, и, следовательно, напряжение модулирующих частот колебаний полностью приложено к концам резистора R. Для того чтобы паразитные ёмкости подключаемых к параллельному Д. электрических цепей не влияли на высокочастотное напряжение, подводимое к диоду, применяют электрический фильтр , состоящий из резистора R фи конденсатора С ф. В большинстве случаев продетектированное напряжение подводится затем к усилителю электрических сигналов. В амплитудных Д. используются также транзисторы и электронные лампы (триоды). В зависимости от того, в цепи какого электрода транзистора или лампы включена нагрузка (резистор R), соответственно различают базовый, коллекторный, эмиттерный или сеточный, анодный, катодный Д.
Амплитудное детектирование возможно также осуществлять линейным изменением во времени электрической проводимости электронного прибора (диода и др.) в такт с несущей частотой принятого сигнала (синхронный Д.). Проводимость изменяется подачей на вход прибора вспомогательных колебаний (от гетеродина ), синхронизированных несущими колебаниями сигнала. Синхронный Д. обладает фазоселективными свойствами и поэтому его применение повышает помехозащищённость приёма.