Трещотка (иногда пишется как храповик ) — это механическое устройство, которое обеспечивает непрерывное линейное или вращательное движение только в одном направлении, предотвращая движение в противоположном направлении. Трещотки широко используются в машинах и инструментах. Слово храповик также неформально используется для обозначения торцевого ключа с храповым механизмом .
Храповик состоит из круглой шестерни или линейной рейки с зубьями и поворотного подпружиненного пальца, называемого собачкой ( или щелчком , в часах и наручных часах [1] [2] ), который зацепляет зубья. Зубья однородны, но обычно асимметричны , причем каждый зуб имеет умеренный наклон на одном краю и гораздо более крутой наклон на другом краю.
Когда зубья движутся в неограниченном (т. е. прямом) направлении, собачка легко скользит вверх и по пологим скошенным краям зубьев, при этом пружина вдавливает ее (часто со слышимым «щелчком») в углубление между зубьями, когда она проходит кончик каждого зуба. Однако, когда зубья движутся в противоположном (назад) направлении, собачка зацепится за круто скошенный край первого зуба, с которым она сталкивается, тем самым заблокировав ее на зубе и предотвратив дальнейшее движение в этом направлении.
Поскольку храповик может остановить движение назад только в дискретных точках (т. е. на границах зубцов), храповик допускает ограниченное количество движения назад. Это движение назад, которое ограничено максимальным расстоянием, равным расстоянию между зубцами, называется люфтом . В случаях, когда люфт должен быть минимизирован, иногда используется гладкий храповик без зубцов с поверхностью с высоким коэффициентом трения, такой как резина . Собачка упирается в поверхность под углом, так что любое движение назад заставит собачку заклинить на поверхности и, таким образом, предотвратить любое дальнейшее движение назад. Поскольку расстояние хода назад в первую очередь зависит от сжимаемости поверхности с высоким коэффициентом трения, этот механизм может привести к значительному уменьшению люфта.
В теоретической статистической физике понятие храповика, часто называемое « броуновским храповиком », используется для объяснения происхождения направленного движения, возникающего из-за комбинации нарушения симметрии обращения времени и нарушения симметрии слева направо . Когда нетермические силы (например, чередующиеся толчки и тяги) прикладываются к асимметричному субстрату (например, асимметричной шестерне), направленное движение обычно возникает. Этот принцип известен как «принцип храповика» или «принцип Кюри» в честь Пьера Кюри . [3]
Хотя храповые механизмы, упоминаемые в статистической физике, обычно находятся на молекулярном или микроскопическом уровне, сама концепция была вдохновлена храповым механизмом и собачкой, описанными Марианом Смолуховским и Ричардом Фейнманом .
Храповые механизмы используются в самых разных областях, включая следующие:
