Рулевое колесо - Wheel


Из Википедии, свободной энциклопедии

Три спиц колеса на антикварном трехколесном велосипеде
Первые круги были сделаны из цельного куска дерева

В своей первоначальной форме, А колесо представляет собой круглый блок из жесткого и прочного материала в центр которого был надоедает круглое отверстие , через которое разместило ось подшипника , о котором колесо вращается , когда момент подается под действием силы тяжести или вращающего момента на колесо вокруг своей оси, колеса и оси , тем самым делая вместе один из шести простых машин . При размещении вертикально под платформой несущей или случае, колесо поворота на горизонтальной оси позволяет транспортировать большие нагрузки; при помещении в горизонтальном направлении , колесо поворота на его вертикальной оси позволяет контролировать движение прядения , используемое для формирования материалов (например, гончарные ); при установке на колонке подключенном к рулю или шасси , установленный на другие колеса, можно управлять направлением судна или транспортного средства (например, корабельные колеса или рулевое колесо ); при подключении к кривошипу, колесо производит или передает энергию (например , на маховике ).

Этимология

Английское слово колесо происходит от старого английского слова hweol, hweogol , от прото-германского * hwehwlan, * hwegwlan , из прото-индоевропейского * к ш ек ж ло- , расширенная форма корня * к ш эш " вращаться, двигаться». Когнаты в пределах индоевропейского включают исландский hjól «колесо, шину», греческий κύκλος kúklos и санскрит чакру , последние два и смысловой «круг» или «колесо».

история

Изобретение колеса падает в конце неолита , и может рассматриваться в сочетании с другими технологическими достижениями , которые привели к началу бронзового века . Это предполагает прохождение нескольких колес менее тысячелетий даже после изобретения сельского хозяйства и керамических изделий , во время Aceramic неолита .

Изображен давал онагр -drawn корзину на шумерском «боевой уровень Ур » (с. 2500 до н.э.)

Халаф культура 6500-5100 BCE иногда приписывают с самым ранним изображением колесного транспортного средства, но это сомнительно , поскольку нет никаких доказательств Halafians с использованием либо колесных транспортных средств или даже гончарного колеса.

Предшественники колес, известных как «tournettes» или «медленные колеса», были известны на Ближнем Востоке в 5 - м тысячелетии до нашей эры (один из самых ранних примеров был обнаружен в Тепе Pardis , Иран и датирована 5200-4700 г. до н.э.). Они были сделаны из камня или глины и крепятся к земле с колышком в центре, но требуют значительных усилий , чтобы включить. Колеса True (свободно вращающиеся) гончарные были , по- видимому , в использовании в Месопотамии 3500 г. до н.э. , и , возможно , уже в 4000 году до нашей эры, и самый старый сохранившийся пример, который был найден в Ур (современный Ирак ), датируется примерно 3100 г. до н.э..

Первые свидетельства о колесных транспортных средств появляется во второй половине 4 - го тысячелетия до н.э. , почти одновременно в Месопотамии (шумерской цивилизации), то (Северная культуры Майкопа ) и Южного Кавказа (Early Курганский культуры) и Восточной Европе ( трипольская культура ), так что вопрос о том, какой культура первоначально изобрела колесное транспортное средство все еще не решен.

Самое раннее хорошо датировано изображение колесного транспортного средства (здесь вагон - четыре колеса, две оси) находится на 3500-3350 BCE Bronocice глиняного горшка раскопанного в культуре Funnelbeaker поселения на юге Польши. В соседнем Ольшаница 5000 BCE 2,2 м в ширину двери были построены для входа вагона. Этот сарай был длиной 3 двери 40 м.

Qatar Airways Airbus A380 прибыл в Лондон Хитроу . Он имеет двадцать основного ходовое колесо (четыре + четыре на крыле, и шесть + шесть на фюзеляже). (2015)

Старейшей надежно от реального колеса оси комбинации, что от Stare Gmajne вблизи Любляна в Словении ( Любляна Marshes деревянное колесо ) в настоящее время от в пределах двух стандартных отклонений в 3340-3030 г. до н.э., оси до 3360-3045 до н.

Два типа раннего неолитического европейского колеса и оси известны; circumalpine тип вагона конструкции (колеса и оси вращаются вместе, как в Любляне Болота колеса), и что из культуры Баден в Венгрии (ось не вращается). Они оба датированы с. 3200-3000 гг. До н.э.

В Китае, колесо было, конечно, присутствовать при принятии колесницы в с. 1200 г. до н.э., хотя Барбьери Лоу утверждает, для более ранних китайских колесных транспортных средств, с. 2000 гг. До н.э.

В Великобритании, большое деревянное колесо, размером около 1 м (3,3 футов) в диаметре, был обнаружен на Must фермы сайта в Восточной Англии в 2016 году образца, начиная от 1,100-800 лет до н.э. , представляет собой наиболее полное и раннее из его тип , найденный в Великобритании. Концентратор Колеса также присутствует. Позвоночник лошади находится поблизости предлагает колесо может быть частью конном корзины. Колесо было найдено в поселке построен на сваях над водно - болотными угодьями, что свидетельствует о том , что поселение было какое - то ссылка на сушу.

Фигурка где можно увидеть Новый мир «s независимо изобретено колесо

Несмотря на широкомасштабное использование колес не происходит в Америке до контакта с европейцами, многочисленные небольшие колесные артефакты, идентифицированные как детские игрушки, которые были найдены в Мексике археологических памятников, некоторые из которых относятся к 1500 году до нашей эры. Считается , что основным препятствием для крупномасштабного развития колеса в Америке было отсутствие одомашненных крупных животных , которые могут быть использованы для вытащить колесные повозки. Ближайший родственник крупного рогатого скота , находящихся в Северной и Южной Америке в доколумбовых времен, Американский бизон , трудно приручить и никогда не одомашнены индейцами; несколько видов лошадей просуществовали до около 12000 лет назад, но в итоге вымерли. Единственное крупное животное , которое было одомашнено в Западном полушарии, ламу , пачка животные , но физически не подходит для использования в качестве проекта животного потянуть колесные транспортные средства, не распространились далеко за пределами Анд ко время прибытия Колумба.

Нубийцы из примерно после 400 г. до н.э. использовали колеса для прядения керамика и , как водяные колеса . Считается , что Нубии , возможно, водяные были ОХ приводом. Известно также , что нубийцы использовали гужевые колесницы , импортированные из Египта .

Колесо едва используется, за исключением Эфиопии и Сомали, в странах Африки к югу от Сахары также в 19 веке , но это изменилось с приходом европейцев.

Твердые диски на тяжелом Ратха , контрастируют с легкими проволочными спицами колес черного родстера велосипеда на переднем плане

Первые колеса были простые деревянные диски с отверстием для оси. Некоторые из самых ранних колеса были сделаны из горизонтальных срезах стволов деревьев. Из - за неровную структуру дерева , колесо сделано из горизонтального среза ствола дерева будет иметь тенденцию быть ниже одной изготовленным из закругленных частей продольных досок.

Спицы колесо было изобретено совсем недавно, и позволил строительство легких и более быстрых транспортных средств. В Harappan цивилизации игрушки корзины колес долины Инда и Северо - Западная Индии, сделанные из глины с линиями , которые были интерпретированы как спицы окрашены или в рельефе, а также символ интерпретируется как колеса со спицами в сценарии уплотнений , которые датируются Во второй половине 3 - го тысячелетия до н.э., были найдены. Самые ранние известные примеры деревянных колес со спицами в контексте андроновской культуры , датируемые с. 2000 BCE. Вскоре после этого, лошадь культуры на Кавказе региона использовали гужевые спицами-колесные военные колесницы для большей части трех столетий. Они двигались вглубь греческий полуостров , где они соединились с существующими средиземноморскими народами , чтобы привести, в конце концов, к классической Греции после разрыва минойского господства и консолидации во главе с доклассической Спартой и Афинами . Кельтские колесницы ввели железный обод вокруг колеса в 1 - м тыс . До н.э.

Спицы колесо было в постоянном использовании без существенных изменений до 1870 - х лет, когда по проводам спиц колес и пневматические шины были изобретены. Проволочные спицы находятся под натяжением, а не сжатие, что делает возможным для колеса , чтобы быть как жестким и легкими. Ранняя радиально спицы колесо проволоки привело к тангенциально колесам со спицами проволоки, которые широко используются на автомобилях в конце 20 - го века. Литые диски теперь более широко используется; кованые диски используются , когда вес является критическим.

Изобретение колеса также важное значение для технологии в целом, в том числе важных применений в воде колеса , то зубчатая (смотри также Antikythera механизм ), то вращающееся колесо , и астролябии или торкветум . Более современные потомки колес включают в себя гребной винт , то реактивный двигатель , тем Маховик ( гироскоп ) и турбин .

Механика и функции

Низкое сопротивление движению ( по сравнению с перетаскиванием) объясняется следующим образом (см трения ):

  • нормальная сила на скользящей интерфейс такой же.
  • скольжения расстояния уменьшаются на заданное расстояние перемещения.
  • коэффициент трения на границе раздела фаз, как правило, ниже.

Подшипники используются , чтобы помочь уменьшить трение на границе раздела. В самом простом и старейших случае подшипник просто круглое отверстие , через которое проходит ось (с « подшипником скольжения »).

Пример:

  • Если 100 кг объект перетаскивается на 10 м вдоль поверхности с коэффициентом трения ц  = 0,5, то нормальная сила является 981 Н , а работа делается (требуется энергия ) является (работа = сила х расстояние) 981 × 0,5 × 10 = 4905 джоулей .
  • Теперь дайте объекту 4 колеса. Нормальная сила между 4 колесами и осями такой же (в целом) 981 Н. Предположит, для дерева, μ  = 0,25, и говорит колесо диаметр 1000 мм и диаметр моста составляет 50 мм. Таким образом , в то время как объект перемещается еще 10 м скользящие трущихся поверхностей скольжения только над друг другу на расстоянии 0,5 м. Работа равна 981 × 0,25 × 0,5 = 123 джоулей; проделанная работа сводится к 1/40 того перетаскивания.

Дополнительная энергия теряется от границы колеса к дороге. Это называют сопротивлением качению , который в основном потери деформации. Эта энергия также снижается за счет использования колеса (по сравнению с перетаскиванием) , потому что результирующая сила на точке контакта между дорогой и колесом почти перпендикулярно к земле, и , следовательно, генерирует почти нулевой чистой работы. Это зависит от характера грунта, материала колеса, его инфляция в случае шины, полезного крутящего момента , оказываемого в конечном итоге двигатель, и многих других факторов.

Колесо может также предложить преимущества при прохождении неровных поверхностей, если радиус колеса достаточно велико по сравнению с неровностями.

Одна колесо не машина, но когда он прикреплен к оси в сочетании с подшипником, она образует колесо и ось , один из простых машин . Ведомое колесо является примером колеса и оси. Wheels предшествуют ведомых шестерни около 6000 лет, сама эволюция использования кругляка как ролики для перемещения тяжелой нагрузки-практики , уходящую в предыстории до сих пор , что она не была датирована.

строительство

ободок

Обод является «внешним краем колеса, держа шину.» Она составляет внешнюю круговую конструкцию колеса , на котором внутренний край шины устанавливают на транспортных средствах , таких как автомобили . К примеру, на велосипедное колесо обода большой обруча прикреплены к наружным концам спиц колеса , который удерживает шину и трубку.

В 1 - м тысячелетии до н.э. железа обод был введен вокруг деревянных колес колесниц .

хаб

Концентратор является центром колеса, и обычно находится в подшипнике , и где спицы встречаются.

Без втулки колесо (также известное как обод-наездник или бесцентрового колесо) представляет собой тип колеса, без центральной ступицы . Более конкретно, ступица на самом деле почти так же большой , как и само колесо. Ось полая, после колеса на очень близкие допусках .

Спицы

Колеса со спицами на выставке в Национальном музее Ирана , в Тегеране . Колесо приурочено к концу 2 - го тысячелетия до нашей эры и был раскопан в Choqa Zanbil .

Спица является одним из некоторого числа стержней , расходящихся от центра колеса ( ступицы , где ось соединяет), соединяющий ступицу с круглым тяговой поверхности. Термин первоначально относился к частям бревна , которые были разделены по длине на четыре или шесть секций. Радиальные члены вагона колеса были сделаны резьбой спицы (от бревна) в их готовый вид. Скобель является инструментом , первоначально разработанным для этой цели. В конце концов, термин говорит было более широко применяется для готового продукта из Уилрайт работы «с, чем используемыми материалами.

провод

В ободах из проволоки колес (или «проволочных колес со спицами») соединены с их концентраторами проволочных спицами . Хотя эти провода , как правило , жестче , чем типичный тросе , они функционируют механически так же , как натянутые гибкие провода, держа обод верно поддерживая при этом приложенные нагрузки.

Проводные колеса используются на большинстве велосипедов и до сих пор используются на многих мотоциклах . Они были изобретены авиационным инженером Джорджем Кейли и первым использовал в велосипедах по Джеймс Starley . Процесс сборки колес проволоки описывается как wheelbuilding .

1957 MGA автомобиль с проволочными колесами

Шины / Шины

Stacked и стоя автомобильные шины

Шинаамериканском английском и канадском английском ) или шины (в некоторых Содружества Наций , таких как Великобритания, Индия, Южная Африка и Австралия) является кольцеобразное покрытие , которое соответствует вокруг колеса обода , чтобы защитить его и дать более высокую производительность транспортного средства путем предоставления гибкий валик , который поглощает удары, сохраняя при этом колесо в тесном контакте с землей. Само слово может быть производным от слова «связать», которая относится к наружной кольцевой части стального деревянного колеса корзину , которая связывает сегменты из дерева вместе (см Этимология ниже).

Основные материалы современных шин являются синтетический каучук , натуральный каучук , ткань и провод, наряду с другими составными химическими веществами. Они состоят из протектором и тела. Протектора обеспечивает сцепление с дорогой , а тело обеспечивает поддержку. Перед резина была изобретена, первые версии шин были просто полосы металла , которые установлены вокруг деревянных колес , чтобы предотвратить износ. В настоящее время , подавляющее большинство шин являются пневматическими надувными конструкциями , включающие в форме пончик тела шнуров и проводов , заключенные в резине и , как правило , заполненные сжатый воздух , чтобы сформировать надувную подушку. Пневматические шины используются на многих типах транспортных средств, таких как автомобили , велосипеды , мотоциклы , грузовики , землеройные и самолетов .

Trywheel

Trywheel является расположение трех колес, установленных на Y-образной рамы с целью прохождения через лестницы или пересеченной местности. Это может быть вызвано внешней силой или интегральными двигателями.

альтернативы

Хотя колеса очень широко используются для наземного транспорта, есть альтернативы, некоторые из которых подходит для местности, где колеса малоэффективны. Альтернативные методы наземного транспорта без колес включают в себя:

Символизм

Колесо также стать сильной культурной и духовной метафорой для цикла или регулярного повторения (см чакры , перевоплощения , Инь и Ян среди других). Таким образом, и из-за сложного рельефа местности, колесные машины были запрещены в старом Тибете . Колесо в древнем Китае рассматривается как символ здоровья и силы и используется некоторыми деревнями как инструмент для прогнозирования будущего здоровья и успеха. Диаметра колеса является индикатором своего будущего здоровья.

Крылатое колесо является символом прогресса, видели во многих контекстах , включая герб Панамы , эмблема штата Огайо дорожного патруля и Государственную железную дорогу Таиланда . Колесо также видная фигура на флаге Индии . Колесо в этом случае представляет собой закон ( дхарма ). Он также появляется в флаге народа рома , намекая на их кочевую историю и их индийское происхождение.

Введение (спицы колесниц ) колес в середине бронзового века , кажется, провело несколько из престижа. Перекрестные вс по- видимому, имеет значение в бронзовом веке религии , сменив ранее понятие солнечной баржи с более «современной» и технологически передовой солнечной колесницей . Колесо было также солнечный символ для древних египтян .

Смотрите также

Рекомендации

внешняя ссылка