Обозначение сферы

Элемент детали сферической формы обозначается размерными линиями, перед которыми наносится знак диаметра « Ø » или радиуса « R ».

В тех случаях, когда на чертеже, в виду конструктивных особенностей, трудно отличить сферу от других поверхностей допускается наносить слово «Сфера» или знак сферы в виде круга « » с диаметром равным размерным числам.

Прежде чем определить, что же собой представляет сфера, необходимо выяснить, какая же именно геометрическая фигура называется шаром. Оказывается, что он представляет собой тело, которое ограничено поверхностью, все точки которой располагаются на одинаковом расстоянии от центра. Это расстояние именуется радиусом, а поверхность шара – сферой. Есть еще одно определение сферы, которое гласит, что она является телом вращения, образующимся во время вращения полуокружности вокруг неподвижной оси. Слово «Сфера» произошло от греческого слова «sphaira» – шар.

Тела, имеющие сферические поверхности, можно достаточно часто встретить в технике. К примеру, без сфер не обходится ни одна линза, применяемая в самых разнообразных оптических устройствах: начиная от простых очков и заканчивая сложнейшими астрономическими телескопами. Согласно определению, линза (оптическая) – это тело, изготовленное из прозрачного материала для излучения в определенном диапазоне длин волн и ограниченное вогнутыми или выпуклыми поверхностями. Таким образом, практически любая линза имеет как минимум одну сферическую поверхность (исключение составляют только линзы Френеля и особые их варианты, имеющие цилиндрические или тороидальные поверхности).

 

Пожалуй, самыми распространенными техническими устройствами, в которых широко используются свойства сферических поверхностей, являются шариковые подшипники качения. Наиболее простой их вариант представляет собой две цилиндрические втулки, наружную и внутреннюю, с проточенными внутри них специальными канавками, в которых располагаются металлические шарики, разделенные сепаратором. Подшипники качения используются в качестве важнейших элементов опоры валов и обеспечивают их вращение с наименьшим коэффициентом трения. В зависимости от типа воспринимаемой нагрузки они подразделяются на радиальные, упорно-радиальные, радиально-упорные, упорные и линейные. Есть и еще одна классификация, в основу которой положено количество рядов тел качения: однорядные, двурядные, многорядные. Современные высокоточные подшипники качения оснащаются шариками с практически идеальной сферической поверхностью (ее неровности достигают всего долей микрон), изготовленными из сталей, обеспечивающих большую порочность, высокую износостойкость и длительный срок службы этих изделий.

Не будет преувеличением сказать, что сферические детали хорошо знакомы каждому автолюбителю. Одними из наиболее распространенных из них, помимо подшипников, являются шаровые опоры. Они чаще всего используются в устройствах, обеспечивающих поворот передних колес автомобиля, поэтому к ним предъявляются очень высокие требования. Не в последнюю очередь, это касается ответных частей, то есть вкладышей шаровых опор, которые должны быть очень прочными и обеспечивать достаточную герметичность узла, чтобы в нем удерживалась смазка. Неисправность или дефекты шаровых опор легковых автомобилей могут служить причиной тяжелых аварий с очень грустными для водителя и пассажиров последствиями. Кроме того, в автомобильной и другой технике очень часто используются шарниры. В общем случае они представляют собой некое подвижное соединение двух деталей, которое образует вращательную пару. При этом различают цилиндрические шарниры, в которых их составляющие способны вращаться только вокруг общей оси, и шарниры шаровые, предполагающие вращение вокруг общей точки. Что касается шарниров, то их можно встретить, например, в местах сочленения рычагов, рулевых тяг и т. п.

Сферические элементы имеют нередко также и различные опоры, служащие для крепления несущих конструкций сооружений: стойки, колонны, столбы. Они напоминают шарниры и служат для того, чтобы эффективно передавать различные нагрузки на другие части строений или их основание, причем в динамическом режиме. Ярким примером инженерных сооружений, в которых широко используются сферические элементы опорных конструкций, являются современные подвесные мосты.

 

Сферы достаточно часто применяются и в электротехнике. Например, достаточно широко распространены такие устройства, как шаровые разрядники. В них шары представляют собой электроды, разведенные на определенное расстояние. Причем диаметры шаров и расстояние между ними рассчитываются под определенное напряжение, которое называется пробивным, или разрядным. Шаровые разрядники могут работать в условиях очень высоких напряжений и обычно используются для того, чтобы защитить силовую электрическую аппаратуру от перегрузок.

Все перечисленные выше примеры – это лишь небольшая часть тех областей техники, в которых применяются сферические детали. Кроме того, их достаточно часто можно встретить и в быту. Именно благодаря свойствам сферы мы можем спокойно пользоваться шариковой ручкой, а в водопроводных кранах часто используется запирающий элемент в виде шара с отверстием.