A kerék egy mozgató , egy szabadon forgó vagy forgó tengelyre rögzített tárcsa , amely lehetővé teszi a ráhelyezett test gördülését , és nem csúszását. Széles körben használják áruszállításra , széles körben használják különféle mechanizmusokban és szerszámokban.
A "kerék" szó a közönséges szláv *kolo ( nemzetség p. *kolese) szóból származik, és tovább nyúlik vissza a proto-indoeurópai *kʷel- gyökhöz, melynek jelentése "forgatni, megfordulni" [1] [2] . A proto-indoeurópai nyelv beszélői nem kölcsönözték a nevet, hanem a sajátjukkal találták ki a kerék megjelölését, ezért az egymástól földrajzilag távol eső indoeurópai népek nyelveiben a rokonok a kerék megnevezése megegyezik [3] .
A "kerék" szóból a " szekér " szó keletkezik.
Hans J. Holm (2019) a legrégebbi kerékleletek reprezentatív összeállításában bemutatja, hogy a keréktechnológia fejlődése évszázadok óta zajlott, kezdve a legegyszerűbb játékmodellektől. [4] . Például 1981-ben M. Dinu román régész a Cucuteni településeken játékkocsikon agyagkerekek leleteiről számolt be, amelyeket nagyjából a Kr.e. 5. évezred második felére datál. A Tsyushenskaya kamrasírban ( Wartberg kultúra ) egy megalitikus táblán a Kr.e. 4. évezred közepén. e. metszeteket találtak, amelyek sematikusan ábrázolják a kocsira felerősített ökröket [5] .
A lengyel Bronochice -ből származó kerámiaedény , amelyen a kocsik sematikusan ábrázolják bikákat, a tölcsér alakú serlegek kultúrájába tartozik, és Kr.e. 3635-3370-ből származik [6] .
A következő kerékmodelleket fedezték fel A. D. Rezepkin régészek a Maikop-kultúra (Phagugape, Pshikuykhabl, Chishkho [5] ) temetkezéseiben az észak-kaukázusi és A.V. Kondrashov a Novosvobodnenskaya kultúra temetkezésében a Krasznodar Területen (mid-4th évezred) Kr. e.) [7] [5] .
A szlovéniai Ljubljana barjében találtak egy 72 cm átmérőjű hamuból készült kereket , amely több mint ötezer éves (Kr. e. 3350-3100) [8] . Négykerekű, agyagból készült kocsik makettjeit találták a késő badeni kultúra két temetkezésében , Budakalašban és Szigetszentmartonban (Kelet-Magyarország). e. A Pressehausban (Svájc) a horgeni kultúrtelepen egy tengely rögzítésére szolgáló négyzet alakú furattal ellátott kereket találtak, amely a kerekekkel együtt forgott. A dendrokronológia időszámításunk előtti 3200-ra tette. e. A svájci és németországi leletekkel ellentétben a sztyeppvidéken, valamint Hollandiában és Dániában a kerekek lyukai kerekek voltak, a tengely a kocsi testéhez volt rögzítve, ami azt jelenti, hogy a kocsik készítésének különféle európai hagyományai keletkeztek. még ie 3200 előtt is. e.
A nyugati Dunától a keleti Manych felső szakaszáig terjedő sztyeppei zónában hozzávetőleg 160 Yamnaya kultúra temetkezési helye található kerekes járművek (kerekek, kocsik) maradványaival, valamint ezek agyagmodelljeivel. és rajzmaradványok. A legrégebbi leletek kalibrált léptékben a Kr. e. XXXII. századra datálhatók. e. [9]
A következő utalások a kerékre az ókori Mezopotámiában találhatók (egy kocsi képe Uruk-5-ben [5] ) a Kr.e. 4. évezred végén. e.
Így egyre több tárgyi bizonyíték szól amellett, hogy a „legelső” kerék nem a Közel-Keleten jelent meg, ahogy korábban hitték, hanem Európában [10] .
A Zaporozhye régióban (Ukrajna) a 6. számú Dmitrovszkij halomban, a sírkamra bejáratánál egy katakomba-kultúra fakocsiját találták meg teljesen megőrzött kerékkel, 5 ezer éves [11] [12] .
Egy kétkerekű , 0,6 m átmérőjű, megőrzött kerékkel rendelkező kocsi a „Tyagunova Mogila” (kb. 5000 évvel ezelőtti) katakombás temetéséből ismert Zaporizzsja, Maryevka faluban [13] . A Dnyeper melletti Yamnaya kultúra Őrtorony-sírjából (Kr. e. III. évezred) származó kétkerekű fakocsi mindkét kereke tömör fadarabból készült, hosszirányban vágva, kerek nyílásokkal a tengely számára és vastag agyakkal [14] .
A korábban ismert fa korcsolyapálya , amely a szállított teher alá került, a kerék elődjének tekinthető. Kezdetben a kerék egy tengelyre szerelt és ékkel rögzített fatárcsa volt . Egy kerekes szán (Kr. e. 3000) képeit találták Mezopotámiában , a sumér Uruk városában . Kr.e. 2700-ra e. kocsik rajzai is megjelennek ott . Ezzel egy időben a sumérok elkezdik temetni királyaikat a szekereikkel együtt . Ezeket a temetkezéseket az elámi Susa városában lévő Kishben találták meg .
A Rosztovi régió nyugati manych katakomba-kultúrájának IV. Ulan temetkezési komplexumából egy négykerekű kocsi az ie 23. században készült [15] . D. Anthony és Vinogradov (1995) egy klasszikus típusú szekeret datáltak a Sintasta kultúra temetésében a Crooked Lake ( Cseljabinszki régió ) területén, Kr.e. 2026-ig. e.
A Kr.e. II. évezredben. e. , a kerék kialakítása javul: a Dél-Urálban , Kis- Ázsiában egy küllős kerék jelenik meg - agyaggal és hajlított felnivel [16] . Később, a Kr.e. I. évezredben. e. , a kelták fémfelnit kezdtek használni szekereik kerekeinek szilárdságának növelésére , amelyet az ipari korszakban a legtöbb járműben gumiabroncsokra cseréltek az ütéselnyelés érdekében [17] .
Annak ellenére, hogy a kerék ismeretlennek számít a Kolumbusz előtti Amerika civilizációi között , egyes népek, például az inkák közel kerültek a felfedezéséhez. A jégpálya jellemző eszközeinek - a talaj tömörítésére szolgáló hengeres masszív test - felépítéséhez való felhasználás a kerék szállításban való használatának elutasítását jelzi, és nem a kerék elvének felfedezésének hiányát. Egyes kultúrák (például az olmékok ) kerámia és fából készült állatfigurákat készítettek kerekeken – talán rituális funkciókat láttak el, vagy talán csak játékok voltak. Ez alapján feltételezhető, hogy az első kerék játékként jelent meg .
Ezenkívül az európaiak érkezése előtt Ausztrália és Dél -Afrika őslakosai nem ismerték a kerekeket .
A kerék feltalálása számos mesterség fejlődéséhez járult hozzá . A korongot fazekaskorongban , malomban , fonókorongban , esztergagépben használták . Öntöző létesítményekben, manufaktúrákban , bányákban stb. vízikereket használtak .
A kerék feltalálása lendületet adott a tudomány fejlődésének általában. Tehát az asztrolábiumban és más tudományos műszerekben használják. A mechanikában a fogaskereket széles körben használják .
A kerék fontossága a gazdasági szférában megmutatkozott metaforikus istenítésében az „örök visszatérés”, a reinkarnáció stb. formájában. Különböző kultúrákban a kerék a nap mozgásának szimbóluma , a buddhizmusban a törvényt és a törvényt , a reinkarnációt stb. a Dharma igazsága, szimmetriája és tökéletessége , békés változások. A szárnyas kerék a sebességgel, a szekérkerék a szabállyal és az erővel asszociálódik. Az ókori görög és római mitológiában a hat küllős kerék Zeusz (Jupiter) mint mennyei isten attribútuma [18] .
A kerék jelentősen csökkenti a rakomány viszonylag sík felületen történő mozgatásának energiaköltségét. Kerék használatakor a gördülési súrlódási erő ellen dolgozik, amely mesterséges útviszonyok között lényegesen kisebb, mint a csúszósúrlódási erő .
A kerék különböző részei közötti fő kinematikai és dinamikus kapcsolatok abból adódnak, hogy szilárd testnek tekintjük , és geometriai tulajdonságok, kezdeti feltételek, működési feltételek és egyéb dolgok alapján határozzák meg. A kereket akkor tekintik a legegyszerűbb gépnek , ha egy rögzített vagy forgó tengelyre van felszerelve, amely a közepén halad át. A kereket gyakran úgy szerelik fel, hogy mozgást biztosítson, ilyenkor a jármű része, nagy hatékonysággal biztosítva a mozgást. Ha a tengely két kerékhez kapcsolódik, akkor a kerekek úgy forognak, mintha egy test lennének.
A keréktengely a hat legegyszerűbb mechanizmus egyike. Lehetővé teszi, hogy mechanikai előnyt szerezzen ( angol. Mechanikai előny ), a nyomaték által kifejtett erő növelésével . A lényeg az, hogy a mechanizmus tapadása a talajjal csak a kerekek talpa mentén történik, ezek a jármű tartórendszereként működnek, ami csökkenti az energiaveszteséget, annak ellenére, hogy vannak olyan hiányosságok, mint a kerekek rugalmassága és a kerekek elvesztése. nyomaték a csapágyakban . Különböző járművekhez való kerekek használatakor biztosítani kell a talajhoz való szükséges tapadást is, amely hullámos kerekek használatával érhető el.
A kerék geometriája a kör geometriáján alapul . A kör paraméterei a következők:
Általánosabb kifejezés:
ahol
Az egyenes vonalú egyenletes mozgás problémája egyenértékű a forgás problémájával . A távolság, a sebesség és a gyorsulás változói egyenértékűek a szögváltozókkal: a szöggel, a szögsebességgel és a szöggyorsulással. Mindhárom, amint az az előző részből is látható, lineáris függőséggel függ össze [19] :
Ahol mind a hármat összefoglalva a következőket látjuk:
A három ábrázolt összefüggés a kerék geometriájából származik, ahol a körív hossza egy adott kormányszögtől függ , radiánban kifejezve, szorozva a kör sugarával, miközben a kereket egy fordulattal elforgatjuk, kerülettel egyenlő távolság, amely 2π radiánban kifejezett kormányszögnek felel meg. A sebesség irányváltoztatása által okozott gyorsulást úgy találhatjuk meg, hogy megjegyezzük, hogy a sebesség teljes irányváltoztatást végez ugyanannyi T idő alatt, mint amennyi a tárgy egy fordulat megtételéhez szükséges. Ekkor a sebességvektor T másodpercenként 2π v hosszúságú utat tesz meg:
Ahol:
A kerék jellemzői a gördülőfelülethez való tapadásának minőségétől függenek. Minden autónak van tapadása az úton az érintkezési ponton, így a kerék relatív elmozdulása ezen a ponton megközelítőleg nulla. A kerék kinematikája a következő kifejezéssel magyarázható, amikor a kontinuummechanika problémájával , bármely más pont sebességének ismeretében bármely V P pont sebességét meghatározhatjuk:
Ahol:
A kerék talajhoz való tapadásának hatékonynak kell lennie, hiszen nyilvánvaló, hogy ha a kerék talajjal való érintkezési pontjában a sebesség nullától eltérő, akkor a kerék megcsúszik. A fenti kifejezésből az következik, hogy lineáris kapcsolat van a sebesség nagysága a Föld bármely pontjában, valamint az érintkezési pont és a forgási sík távolsága között. A mozgás kinematikájának ismeretének köszönhetően a sebesség két komponensre bontható:
Ez két részre osztja a sebességeket: egyrészt az a sebesség, amelyet a megfigyelő érezne, ha magán a keréken helyezkedne el, másrészt a sebesség, ha a mozgó járműben helyezkedne el. Nyilvánvaló, hogy a sugarak végein elhelyezkedő pontok forgási sebessége megegyezik a lineáris sebességgel. Ez intuitív lehet, mivel a teljes fordulat megtételéhez a keréknek a kerülete hosszával megegyező távolságot kell megtennie [19] .
Az autókerék összetétele tartalmaz egy tárcsát, egy felnit, egy gumiabroncsot , néha egy kamrát, rögzítőcsavarokat stb., a vasúti kocsi keréktárcsájában egy tengely és két hidegen szorosan rögzített tárcsa van - innen ered a keréktárcsa elnevezés
Az autógumik kopása szinte megoldott probléma (megfelelően beállított kerékszögekkel ); modern abroncsok több mint 100 000 km-t vezetnek . Megoldatlan probléma a repülőgép kerekeinek gumikopása : ha egy rögzített kerék több száz kilométeres óránkénti sebességgel érintkezik a kifutó beton burkolatával , óriási gumikopás lép fel.
Az általánosan elfogadott autóipari terminológiában [20] csak az agy és a gumiabroncs között elhelyezkedő szerelvényt (lásd az ábrát) nevezik keréknek , amely viszont egy felniből , amelyen a gumiabroncs ül, és egy tárcsából vagy küllőkből áll. amelyek a felni és a kerékagy összekapcsolására szolgálnak.
Ennek ellenére a mindennapi életben az autósok nagyon gyakran nevezik a kereket ebben az értelemben „felninek” („alufelnik”, „alufelnik” stb.).
Az első autók kerekei lényegében nem különböztek a lovaskocsik kerekeitől, és fából készültek. Ezt követően megjelentek a kerekek fém felnivel és fa küllőkkel, valamint fémhuzalküllőkkel, mint a motorkerékpár kerekei. Az abroncsok kezdetben tömör gumiszalagnak tűntek, később a sebesség növekedésével felváltották őket pneumatikus abroncsok, amelyek profilmagassága az 1960-as évekig folyamatosan nőtt, növelve a menetkényelmet és a jármű teherbírását. A teherautókon már az 1920-as években is lehetett gumiszalagot találni, és a tömör gumiabroncsokat ma is használhatják katonai járműveken – a gumiabroncsokat , amelyeket először páncélozott járművekhez fejlesztettek ki az első világháború idején.
Az 1920-as évektől kezdődően a küllős kerekeket fokozatosan felváltották a bélyegzett fémtárcsás kerekekre, amelyek előállítása egyszerűbb és olcsóbb volt. Már a következő évtized közepén de facto szabványokká váltak, de néhol, például az USA-ban a „beszóló” továbbra is fenntartott némi népszerűséget a drága autókat vásárlók körében egészen az 1950-es, 1960-as évekig kiegészítő felszerelésként vagy akár. gyári opció (néhány esetben és az 1980-as és 1990-es években például a Cadillac Deville Brougham gyári küllős kerekeit 1996-ig kínálták). Ma elsősorban a klasszikus autókhoz és a lowrider szubkultúrához kötik .
Az 1960-as években a kerekek sportolási lehetőségként jelentek meg, teljesen vagy részben könnyűfémből, alumíniumból vagy magnéziumból öntve . Ma már szinte a legtöbb autót ezekkel szállítják.
Fogaskerekek (fogaskerekek) nélkül sok mechanizmus nem működhet. Ide tartoznak az órák (beleértve a csukló-, fali- és toronyórákat), ébresztőórák , víz- és szélmalmok , kastélyok , zsilipek , sikló és sok más.
Az emberi találmányok gyakran a természet utánzataiként jelennek meg (például a korai repülőgép-tervek madarakra hasonlítottak) [22] , de a természetben nagyon kevés olyan terv van, amely kerékre hasonlít. A kutatók ezt annak a ténynek tulajdonítják, hogy [23] :
G. Scholz [24] felsorolja a kerék lehetséges analógjait:
A természetben sokkal több példa van a passzív gurulásra. Scholz különösen a következőkre hívja fel a figyelmet:
Mikroszkopikus szinten a baktériumok biokémiai tengelyirányú forgási mechanizmussal rendelkeznek ( flagellum ), de a baktériumok nem „gurulnak” a tengely-flagellum körül az ige szó szerinti értelmében [23] , makroszkopikusban a flagellumnak nincsenek analógjai. világ.
A kerék legközelebbi példájaként (és lehetséges prototípusaként) Scholz a trágyabogárra mutat rá , amely az állati ürüléket labdává gurítja, majd egy lyukba görgeti. Ugyanakkor egy pár hátsó láb tartja a labdát két ellentétes oldalról, a tengely analógját képezve [25] .
Az erekben lévő vörösvértestek összetett struktúrákat alkotnak, amelyek kerékként forognak, mind az erek falán, mind a plazmában , ami a véráramlással szembeni ellenállás csökkenéséhez vezet. A jelenséget A. L. Chizhevsky szovjet tudós fedezte fel 1951-ben [26]
A kerék a heraldikában egy mesterséges, nem heraldikai alakzat , amelyet egy gyűrű alkot, amelynek középső küllőiből kiáramló sugarai vannak . A figura kiegészíthető egy másik gyűrűvel, vagy egy labdával (bezant) a közepén. A sugarak száma és alakja, a gyűrű és a golyó alakja széles skálán mozog, és ennek az alaknak a változatos változatait alkotják. A művészi kép kiegészíthető egyéb elemekkel, például szárnyakkal, nyilakkal stb.
A heraldikai leírásban a kerék gyűrűként blazírozható , ezért egyes heraldikusok nem tekintik önálló heraldikai figurának.
A modern heraldikában az egyszerű mellett a következő kerékváltozatok használata ismert:
Egyes országok, városok, önkormányzati körzetek stb. címerén és zászlóin fogaskerekek vagy azok szegmensei találhatók (további részletekért lásd itt ).
Vietnam címere
Burkina Faso jelképe (1984-1997)
Mongólia jelképe
India jelképe
A kerék képe a Roszheldor osztálybiztonsági emblémáján ( Petlicsny jelzés ) [29]
A kerék fontos vexillológiai alak a modern India zászlójában és emblémájában. Ebben az esetben a törvényt ( dharma ) szimbolizálja. A kereket a cigányzászlón helyezték el , amely a cigányok nomád életét és indiai gyökereit szimbolizálja. A buddhizmusra utalva Mongólia emblémáján is szerepel .
India zászlaja
cigány zászló
Szótárak és enciklopédiák |
|
---|---|
Bibliográfiai katalógusokban |