Клин 3D

В технике под понятием «клин» подразумевается геометрическое тело, в состав которого входят, как правило, две рабочие плоскости, сходящиеся под острым углом.

Чаще всего клинья используются для того, чтобы отделять различные тяжелые предметы от тех плоскостей, на которых они находятся, и поднимать их. Кроме того, еще одно важный и достаточно широко распространенный вариант использования клиньев в технике – это раскалывание древесины. Оно происходит вдоль ее волокон. Плотники также используют клинья для того, чтобы производить точную подгонку просветов между различными предметами.

Еще один вариант использования клиньев – это удерживание различных предметов именно в том положении, которое необходимо. С их помощью фиксируются, например, составные части двигателей автомобилей и различных механизмов при их техническом обслуживании. Хорошо известны и дверные клинья, которые используются для того, чтобы блокировать двери посредством создания силы трения с одной стороны между ее поверхностью и клином, и между ее второй поверхностью и полом – со стороны другой.

В таких широко распространенных орудиях и инструментах, как зубило, топор, игла, лопата, копье, гвоздь, нож и многих других также используется принцип клина.

Специалисты, работающие на производстве, оснащённом обрабатывающими станками, активно используют клинья для того, чтобы выбивать сверла и другой режущий инструмент из охватывающих отверстий с конической поверхностью Морзе. Подобные отверстия имеются в пинолях и шпинделях различных станков, к тому же часто при установке инструмента используются переходные втулки конической формы. После того, как технологический процесс обработки деталей завершается, режущий инструмент необходимо удалять. Для того чтобы это сделать в переходных втулках и некоторых шпинделях предусмотрены специальные отверстия продолговатой формы куда и вставляется клин выпускаемый согласно ГОСТ 3025-78.

Одной из разновидностей простых машин, которые по принципу своего действия сходны с клином, является винт. Он представляет собой цилиндрическое тело, на котором нарезана резьба. На нее навинчивается гайка, перемещаясь при этом в продольном направлении.

Для того чтобы наглядно представить себе, что из себя, представляет один виток резьбы винта, надо прямоугольный треугольник мысленно навить на цилиндр.

Представленный на рисунке треугольник имеет катет АВ, который равен тому расстоянию, на который переместится гайка за один оборот. Оно представляет собой шаг винта. Что касается катета ВС, то он представляет собой ни что иное, как длину окружности основания цилиндра, на котором нарезана резьба. Край одного оборота резьбы винта – это гипотенуза АС. Именно к ней прилегает край только одного оборота резьбы гайки.

Длина окружности вычисляется по формуле ВС=2πr, в которой r – это радиус цилиндра. Когда винт вращается, происходит нажатие его резьбы на резьбу гайки, в результате чего она перемещается вдоль оси винта. Как правило, силой трения между гайкой и винтом обычно пренебрегают, поскольку их поверхности очень часто не только хорошо шлифуются, но и обильно смазываются. По этой простой причине сила давления направлена строго перпендикулярно к той плоскости, в которой соприкасаются винт и гайка. Сила F1 действует на гайку со стороны винта, а сила F2 – на винт со стороны гайки, причем по своей величине они являются равными.

При вращении винта происходит преодоление составляющей силы F2, которая направлена в сторону, противоположную движению винта f2. Что касается гайки, то на нее действует сила f1, являющаяся одной из составляющих силы F1. Если значение f1 задано, то чем меньше угол α., тем меньше составляющая f2. Между силами получается такое же соотношение, как и в случае с клином, угол, при основании которого равен α. Получается, что диаметром винта и его шагом определяется эквивалентный винту угол клина. При острых углах винты делаются с малым шагом резьбы и большим r. Таковы, к примеру, винты домкратов.