Курс: «Физика и механика», модуль «Базовые занятия»
Урок «Уборочная машина»
Уборочная машина
Подметально-уборочная машина — самоходное транспортное средство, используемое в городском дорожном хозяйстве для уборки пешеходных зон, парковых территорий, автомобильных городских дорог в стесненных городских условиях, а также в зонах промышленного и социального назначения (вокзалы, технологические дороги на территории заводов и т. д.)
Технология
  • Использование механизмов – конических зубчатых передач, повышающих передач, шкивов.
  • Испытание моделей перед внесением изменений.
  • Знакомство с системами безопасности.
Естественные науки
    • Измерение расстояния.
    • Сила трения.
    • Методы исследования.
    В технический словарик
      • эффективность
      • повышающая передача
      • проскальзывание
      • шкив
      • ремень
      • трение
      • коническая зубчатая передача
      Дополнительно потребуется
        • Большая картонная коробка или картонное ограждение (примерно 60 × 40 см), чтобы задерживать разлетающийся «мусор».
        • Клочки бумаги, соединительные штифты ЛЕГО®, втулки, измельченные листья и т.п. для имитации мусора.
        Установление взаимосвязей
        Дорожка засыпана листьями и мусором. Она не только выглядит ужасно, но и опасна: кто-нибудь может на ней поскользнуться. Сейчас Дима и Катя заняты уборкой, но им не очень нравится работать метлами, с гораздо большим удовольствием они бы покатали свою тележку.

        Пес Барбос хочет им помочь, но у него не особенно получается.

        Внезапно детям в голову приходит идея объединить метлу с тележкой, но как это сделать, они не имеют представления.

        Как бы вы совместили катание (толкание) тележки с очисткой дорожки? Подумайте!
        Конструирование
        Сделайте макет дорожки
        Расположите дорожку на ровной поверхности – на столе или на полу – и огородите ее, чтобы мусор не разлетался по всему классу.

        Равномерно рассыпьте клочки бумаги на полосу в 10 см шириной и 60 см длиной. Это и будет воображаемая замусоренная дорожка.

        Не стойте по бокам дорожки – туда полетит мусор!
        Соберите Уборочную машину
        (Технологические карты 1A и 1B, с. 8, шаг 11)
        Проверьте, равномерно ли едет машина
        Мягко толкайте ее по дорожке. Вертушка должна вращаться свободно и не бить по раме тележки; следите, чтобы «лопасти» уборочной насадки были открытыми и вращались, не касаясь стола.
        Рефлексия
        Насколько качественно ваша машина производит уборку?
        Прокатите ее вдоль дорожки с мусором.
        Сколько мусора сметено в стороны? Четверть? Половина?

        Какие проблемы возникают при такой конструкции модели?
        Оцените и сравните, сколько мусора сметено в стороны и сколько осталось на дорожке.

        Это не скоростной уборщик, и практически он не способен собирать мусор!
        Какая передача установлена на машине?
        Прокатите модель так, чтобы колеса тележки сделали один оборот. Сколько оборотов при этом сделала уборочная насадка? Сможете вы это объяснить?
        Уборочная насадка сделала один оборот. Значит, передаточное отношение равно 1:1, то есть конические и цилиндрические шестерни, входящие в зацепление друг с другом, имеют одинаковый размер. Следовательно, и скорость их вращения одинакова.
        Как сделать уборочную машину более быстрой?
        Попробуйте разные ведущие зубчатые колеса (шаги 12 и 13).
        После выполнения шага 12 уборочная насадка вращается значительно медленнее, а после шага 13 – в 5 раз быстрее.
        Заметьте, что при этом ведущее зубчатое колесо имеет 40 зубьев, а ведомое – только 8!

        Диме и Кате хочется закончить уборку как можно скорей, чтобы никто не поскользнулся на листьях и не ушибся. Подскажите ребятам, что для этого надо увеличить количество «лопастей» на уборочной насадке (шаг 14).

        Три лопасти разбалансируют машину – сделают ее менее устойчивой, чем при двух лопастях. Четыре лопасти будут работать гораздо лучше и не нарушат баланс.

        Внимание! Опасно!
        Запустите уборочную машину и удерживайте насадку с лопастями. Что происходит и к каким последствиям это приводит?

        Колеса могут заблокироваться, а оси зубчатых колес – выскочить из своих гнезд. В реальной жизни любой достаточно большой и прочный предмет, попавший в уборочную машину, может вызвать перегрузку механизмов или сломать зубчатые колеса.
        Развитие
        Повышение безопасности уборочной машины
        Переделайте модель таким образом, чтобы она приводилась в действие посредством ременного привода. Проверьте на практике действие различных систем шкивов. Предположите и проверьте, быстро ли станут вращаться лопасти и хорошо ли они будут убирать мусор.
        Уборочная насадка обычно вращается очень быстро. Чем больше ведущее зубчатое колесо, тем быстрее вращение. Однако при этом возрастает сила трения на осях, и, следовательно, машину будет труднее толкать.

        Теперь еще раз прокатите машину, удерживая уборочную насадку. Что происходит? Какие «за» и «против» нового варианта вы можете отметить?

        Проскальзывает приводной ремень.

        Преимущества
        Уборочная машина остановится, если что-либо попадет в нее и заблокирует механизм. Это намного безопаснее для оператора.

        Недостатки
        Для перемещения машины требуется гораздо большее усилие (больше энергии).

        Мусоросборник
        Сможете ли вы разработать такой способ уборки, чтобы не просто сметать мусор с дорожки, но и одновременно собирать его?
        Made on
        Tilda