书城教材教辅培养学生动手能力小丛书:教你制作车辆模型
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第11章 橡筋束简介

《培养学生动手能力小丛书:教你制作车辆模型(最新版)》是一本自然科学类读物。附有具体的操作过程和实践步骤。《培养学生动手能力小丛书:教你制作车辆模型(最新版)》不仅能丰富青少年朋友课余生活,提升其动手能力,同时也能够让其理解能力和动手能力得到协调发展,从而成为社会主义现代化建设需要的复合型人才。

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橡筋动力起始扭力大,扭力随橡筋的松弛而逐渐减小。因此,只有采用加速传动机构,弹性势能才能缓慢地释放出来,使车辆模型在一定的时间里稳定地行驶。

由于橡筋容易疲劳和老化,要想设计制作一辆比较理想的车辆模型,就必须对橡筋的特点和性能有比较全面的了解。

一、橡筋束的性能指标和测试

橡筋束在旋绕上紧的过程中,产生拉伸形变和扭曲形变,弹性势能储存起来。弹性势能一旦释放,就能驱动车辆模型行驶。一定规格的橡筋,能储存弹性势能的多少同很多因素有关,其中伸长倍数、变形率和最大可绕转数是制作车辆模型必须着重考虑的指标。

1.橡筋束的伸长倍数

伸长倍数通常用字母k表示,它是橡筋可能拉到的最大长度l和原长l0的比:

k=ll0

橡筋束的伸长倍数可以通过试验得到。找一段长100~200毫米的橡筋,记录它的原长,接着把它预拉几次,然后用力把它拉长,直到不能再拉长为止。橡筋最大伸长后的长度同原来长度的比就是橡筋的伸长倍数。橡筋动力车辆模型一般选用伸长倍数7~9倍的多股橡筋束。

2.变形率

变形率通常用字母δ表示,它是把橡筋拉到最大限度后立刻取消外力,五分钟后测得的伸长量Δl和原长l0的百分比:

δ=Δll0=l0′-l0l0

式中l0是橡筋原长,l0′是拉到最大限度后撤去外力五分钟时测得的橡筋长度。

3.橡筋束的最大可绕转数

正确地确定橡筋束的最大可绕转数,对于保证模型有最大的航行距离和防止橡筋断裂是十分重要的。橡筋束的最大可绕转数同橡筋的伸长倍数、橡筋束的横截面积、橡筋的预先拉伸程度以及橡筋束的长度都有关系。

(1)橡筋束的横截面积

橡筋束的横截面积取决于橡筋的根数和每根橡筋的横截面积。常用橡筋的横截面积有1毫米×1毫米、1毫米×2毫米、1毫米×5毫米。

(2)橡筋束的预拉程度

在旋绕橡筋束之前,预先把橡筋束拉伸到原长的几倍,能够增加橡筋束可绕转数。因为伸长后橡筋束的长度增加而直径减小了。

(3)确定橡筋束的最大可绕转数

表3-1-1给出不同横截面积、不同伸长倍数、不同预先拉伸程度的1米长橡筋束的最大可绕转数。

表3-1-11米长的橡筋束最大可绕转数

预先拉伸倍数

横截面积(毫米2)伸长倍数34567没有预谋拉伸16

对于任意长度橡筋束的最大可绕转数通常用字母n表示,它可以由下面经验公式算出:

n=0.283lk3s

式中,l是以厘米为单位的橡筋长度的数值,k是橡筋的伸长倍数,s是以平方厘米为单位的橡筋束总截面积的数值。

二、硫化对橡筋性能的影响

制作橡筋的橡胶,是在天然橡胶中加入适量的硫磺,经过硫化处理而制成的。硫化使天然橡胶原来的线型结构部分地转变成网状结构。硫化越充分,转变成网状结构的部分就越多,橡胶的弹性就越小,硬度就越大。硫化处理不仅能改变橡胶的机械性能,而且能减少温度对它的影响。

橡筋或其他橡胶制品,随着使用和存放时间的延长会出现一个自然的硫化过程。这过程大致分成欠硫、正硫和过硫三个阶段。欠硫橡筋抗拉伸力差,发脆易断;正硫橡筋的弹力和硬度适中,是做车辆模型动力的最佳阶段;过硫橡筋已经处于老化阶段,伸长倍数减少,发脆易断。

经验表明,供车辆模型做动力的橡筋,最佳使用期一般为1~2年。

对储存待用的橡筋,应该定期测试,检查它们的k值和δ值是不是发生了明显的变化,一旦发现有较大的差异,要分析原因,决定是否可以继续使用。如果变形率小于17%,说明橡筋已经从欠硫向正硫转化了。这时候橡筋抗拉伸力最大,正是橡筋使用的最佳时期。如果变形率大于60%,说明橡筋从正硫向过硫转化。橡筋老化到这种程度,只能改作其他用途。

从橡筋的最大可绕转数的变化情况,也可以判断出橡筋的硫化程度。如果橡筋实测的最大可绕转数达到计算n值的90%~95%,而且没有发现严重的断裂现象,这表明实际测得的就是这股橡筋束的最大可绕转数,橡筋束正处在正硫阶段,是发挥性能的最佳时期。如果橡筋的实际绕转数,只有计算n值的70%左右就出现刀割一样的断裂现象,说明橡筋已经过硫老化。这种老化了的橡筋不能在车辆模型竞赛中使用,但仍然可以供初学者试车使用,不过绕转数要根据具体情况相应减少一些。

三、橡筋束的选择和制作

橡筋动力车辆模型常选用截面积1毫米×1毫米或1毫米×2毫米的橡筋束。橡筋束的重量和长度,要根据车辆模型的具体情况而定。车辆模型竞赛中,一般对橡筋束的重量和有效工作长度做出明确规定。我们选用橡筋束的实际长度,应该比有效工作长度短5%~8%,因为这样才能使橡筋束从最大可绕转数到完全恢复松弛状态,橡筋的弹性势能得到充分释放,推动车辆行驶最大的距离。选用橡筋束首先要考虑实际测试的三项指标是否理想,还要看它是否处处均匀,是否手感抗拉伸力强,是否没有毛刺。

橡筋束的制作是在木板上钉两枚钉子,两钉之间的距离等于所需橡筋束的长度。沿两钉外围绕上成双数的橡筋,橡筋要稍放松些。橡筋的两端头要互相叠起来,并在橡筋束端部于拉伸状态下,中间扎上线或胶带。然后再做成钩环,这种钩环应比较牢固,如图3-1-1所示。有时,在橡筋束的两端,用直径为0.8毫米左右的钢丝做成两个小环,使橡筋发动机在弯曲的地方不易折断,如图3-1-2所示。

橡筋束选定制作后,结头要打牢。在使用前务必要用中性肥皂,把附在橡筋表面的滑石粉和油污等清洗干净,再用清水冲洗,然后放置在阴凉通风处晾干,涂上蓖麻油后备用。

图3-1-1图3-1-2

四、橡筋束的使用

在车辆模型上安装好橡筋束之后,正式使用(或比赛)前要试绕。用自制的橡筋旋绕钩(可用1∶10或1∶20的手摇钻改制),钩在橡筋束固定环内,将橡筋束拉长2~3倍,然后,在橡筋束拉长的情况下,分别围绕n值的50%、70%和80%。要注意做到慢绕慢放,随时观察橡筋是否出现断裂或毛刺。如果情况正常,或者只出现极少数的毛刺,把毛刺剪去就可以正式使用了。

在旋绕橡筋束之前,要把橡筋束拉长3~4倍。旋绕到n值的60%,橡筋束全部形成麻花状,要逐渐缩短橡筋束的拉伸长度,直到n值的90%为止。旋绕好的橡筋束,很容易脱钩,发生伤害事故,要仔细地把橡筋固定环放入挂钩中,才能将旋绕橡筋的工具取出。旋绕橡筋束最好由两个人来完成。两个人面对面站立,一个人捏住驱动轮,以保证弹性势能的储存,另一个人旋绕。

使用橡筋束时要注意三点:第一,橡筋束应该随用随绕,不允许长时间地处在拉伸和旋绕的紧张状态,以免橡筋束疲劳而失去弹性;第二,不能使橡筋束黏上砂粒或其他赃物,因为这些东西在旋绕橡筋的过程中能像小刀一样割断橡筋束;第三,椽筋束不能接触汽油和煤油,以免橡筋变质失去弹性。

五、橡筋束的贮藏

橡筋应撒上滑石粉,贮藏在具有室温的玻璃缸内,用塞子盖紧。使用时抖掉滑石粉,放在温肥皂水中洗一下,抖掉水,吹干,涂上润滑用的甘油或蓖麻油备用。橡筋长时间受甘油或蓖麻油的作用是有害的。因此,使用后必须及时从模型中取出,并用肥皂水洗净,吹干,涂上滑石粉,贮藏起来,这样可延长橡筋束的使用寿命。

另外,橡筋束的性能受到温度的影响也比较大,一般要保存在25℃以下的环境里,避光防热,切忌高温。在炎热的夏天,备用的橡筋束要放在广口保温瓶中储存,使用前才取出。