Типом простой машины, сходным с клином по принципу действия, является винт (рис. 151). Винт и навинченная на него гайка имеют винтовую резьбу; при вращении винта гайка перемещается вдоль него. Чтобы наглядно представить себе один виток резьбы винта, надо вообразить прямоугольный треугольник, навитый на цилиндр (рис. 152). Катет АВ равен шагу h винта, т. е. расстоянию, на которое
Рис. 152. Винт может быть представлен как прямоугольный треугольник, навитый на цилиндр
переместится гайка при полном обороте винта, а катет ВС представляет собой длину окружности основания того цилиндра, на который нанесена резьба винта. Гипотенуза АС представляет собой край одного витка резьбы винта; к ней прилегает край одного витка резьбы гайки А'С'. Длина окружности ВС=2?r, где r — радиус цилиндра.
При вращении винта резьба его нажимает на резьбу гайки и заставляет ее двигаться вдоль оси винта. Силами трения между винтом и гайкой часто можно пренебречь (так как их поверхности тщательно шлифуются и густо смазываются). Поэтому силы давления между нарезками винта и гайки направлены практически перпендикулярно к плоскости их соприкосновения. Со стороны винта на гайку действует сила F1, а со стороны гайки на винт — равная ей по модулю сила F2. Вращая винт, нужно преодолевать составляющую силы F2, направленную против движения винта, т. е. силу f2. При этом в направлении оси винта на гайку действует составляющая силы F1, т. е. сила f1; при заданном значении f1 значение f2 тем меньше, чем меньше угол ?. Соотношение между силами получается таким же, как для клина с углом при основании, равным ?.
Таким образом, угол клина, эквивалентного винту, определяется шагом винта и его диаметром. Винты, эквивалентные острому клину, делаются толстыми (большое r)
177
и с малым шагом (малое h). Таковы, например, винты у домкрата — простого приспособления для подъема тяжестей, действие которого понятно из рис. 153. Винты применяются во всевозможных приспособлениях для сдавливания (пресс, рис. 154) или крепления (болты, шурупы для дерева и т. д.). Во всех этих случаях сравнительно небольшой внешней силой можно создать большую силу давления.
При рассмотрении действия винтов для крепления надо учитывать силу трения: чтобы сдвинуть одно твердое тело вдоль другого, надо приложить некоторую минимальную силу, определяемую трением покоя (§ 64). Сила трения далее