Кулиса¶

Кулиса — это устройство или механизм, преобразующий один вид движения в другой, чаще всего вращательное в возвратно-поступательное или качательное, или наоборот. В технике термин «кулиса» имеет несколько значений, основными из которых являются: элемент кулисного механизма (деталь с пазом, по которому скользит ползун) и рычаг переключения передач в автомобилях и других транспортных средствах. В более широком смысле кулисой называют любой механизм, обеспечивающий переключение между несколькими фиксированными положениями (например, кулиса управления в станках или кулиса в театральной технике).

¶Этимология и происхождение термина

Слово «кулиса» происходит от французского coulisse — «скользящий», «задвижка», «паз». В русский язык термин проник в XVIII—XIX веках, первоначально в театральной среде, где кулисами называли боковые части сцены, скрывающие механизмы и служащие для перемещения декораций. Позднее слово закрепилось в машиностроении и механике для обозначения скользящих деталей и направляющих пазов.

¶Кулиса в механике и машиностроении

¶Кулисный механизм

В машиностроении кулиса — это звено кулисного механизма, имеющее прорезь (паз), в котором движется ползун (камень кулисы). Кулисные механизмы относятся к классу рычажных и широко применяются для преобразования вращательного движения кривошипа в возвратно-поступательное движение кулисы или для получения заданного закона движения выходного звена.

Основные элементы кулисного механизма:

Кривошип — вращающееся звено.
Камень кулисы — ползун, скользящий в пазу кулисы.
Кулиса — звено с пазом, совершающее качательное или вращательное движение.

Различают несколько типов кулисных механизмов:

Кулиса с вращающейся кулисой (кривошипно-кулисный механизм) — кривошип соединён с камнем, который скользит в пазу вращающейся кулисы. Применяется в строгальных и долбёжных станках для сообщения резцу рабочего хода с малой скоростью и холостого — с большой.
Кулиса с качающейся кулисой — кривошип вращается, а кулиса совершает качательное движение. Используется в насосах, прессах, вибраторах.
Кулиса с поступательно движущейся кулисой — кулиса движется прямолинейно, а кривошип через камень сообщает ей возвратно-поступательное движение.

Достоинства кулисных механизмов: простота конструкции, возможность получения различных законов движения, высокая надёжность. Недостатки: повышенный износ паза и камня из-за трения скольжения, ограниченные скорости.

¶Применение кулисных механизмов

Кулисные механизмы исторически широко применялись в металлорежущих станках (строгальных, долбёжных, поперечно-строгальных), в двигателях внутреннего сгорания (в приводах газораспределения — кулисный механизм привода клапанов), в текстильных машинах, в сельскохозяйственной технике. В настоящее время, с развитием гидравлических и электрических приводов, кулисные механизмы вытесняются, но продолжают использоваться в ряде простых и дешёвых устройств.

¶Кулиса переключения передач

В автомобилестроении и транспортном машиностроении кулисой называют механизм дистанционного управления коробкой переключения передач (КПП). Кулиса обеспечивает выбор нужной передачи путём перемещения рычага в двух плоскостях: продольной (включение/выключение) и поперечной (выбор ряда передач).

¶Устройство и принцип действия

Типичная кулиса переключения передач состоит из:

Рычага переключения (рукоятки) в салоне автомобиля.
Тяг или тросов (в современных автомобилях чаще используются тросы Боудена), соединяющих рычаг с коробкой передач.
Шарнирных соединений и направляющих, обеспечивающих фиксацию рычага в нейтральном положении и предотвращающих случайное включение нескольких передач одновременно.
Механизма фиксации (пружины, шариковые фиксаторы), удерживающего рычаг в выбранном положении.

Принцип работы: водитель перемещает рычаг в определённую позицию, соответствующую схеме переключения (например, стандартная Н-образная схема). Тяги или тросы передают это движение на штоки и вилки КПП, которые вводят в зацепление соответствующую пару шестерён.

¶Типы кулис

Кулиса с жёсткими тягами — применялась на классических заднеприводных автомобилях (ВАЗ-2101, ГАЗ-24 «Волга»). Отличается чёткостью включения, но требует точной регулировки и подвержена износу шарниров.
Кулиса с тросовым приводом — современный тип, используемый на большинстве переднеприводных и заднеприводных автомобилей. Тросы гибкие, позволяют располагать КПП в любом месте, менее чувствительны к вибрациям, но могут растягиваться со временем.
Кулиса с прямым приводом — в спортивных автомобилях и некоторых моделях с продольным расположением двигателя рычаг может быть установлен непосредственно на корпусе КПП (напольный рычаг). В этом случае кулиса как отдельный механизм отсутствует, а переключение осуществляется напрямую.

¶Неисправности и обслуживание

Основные неисправности кулисы переключения передач:

Люфт в шарнирах и соединениях тяг/тросов.
Заедание или износ направляющих.
Растяжение тросов.
Поломка фиксаторов.

Симптомы: нечёткое включение передач, «выбивание» передачи, затруднённый поиск нейтрального положения, посторонние звуки. Обслуживание кулисы включает регулировку (натяжение тросов, устранение люфтов), смазку шарниров и замену изношенных деталей.

¶Кулиса в других областях

¶Театральная техника

В театре кулисами называют боковые части сцены, скрытые от зрителя, а также систему занавесов и декораций, перемещаемых по специальным направляющим (кулисным брусьям). Механизмы, управляющие движением кулис, также могут называться кулисами.

¶Электротехника

В некоторых типах переключателей и рубильников кулисой называют подвижный контакт, скользящий по неподвижным контактам (кулисный переключатель). Такие переключатели используются в радиоаппаратуре, измерительных приборах, бытовой технике.

¶Авиация

В авиастроении кулисные механизмы применяются в системах управления рулями высоты и направления, в механизации крыла (закрылки, предкрылки), а также в шасси.

¶Критика и недостатки

Кулисные механизмы, несмотря на простоту, имеют ряд недостатков:

Износ — трение скольжения в пазу кулисы и камня приводит к быстрому износу, особенно при высоких скоростях и нагрузках.
Ограниченная точность — из-за зазоров в пазу точность позиционирования ниже, чем у механизмов с качением (например, шариковых направляющих).
Шум и вибрации — при работе кулисных механизмов возникают ударные нагрузки и вибрации.
Необходимость смазки — для снижения износа требуется постоянная смазка трущихся поверхностей.

В автомобильных кулисах переключения передач основным недостатком является появление люфтов со временем, что ухудшает чёткость переключения и требует регулировки или замены деталей.

¶Интересные факты

Кулисный механизм является одним из древнейших — его прообразы использовались ещё в античных водяных мельницах и римских прессах.
В автомобилях с роботизированной коробкой передач (РКПП) кулиса как механический элемент отсутствует — переключение осуществляется сервоприводами по сигналу от электронного блока управления.
В некоторых гоночных автомобилях кулиса переключения передач выполнена в виде секвентального механизма, где передачи переключаются последовательно (вверх-вниз), а не по Н-образной схеме.

¶Источники

Артоболевский И. И. Теория механизмов и машин. — М.: Наука, 1988.
Баранов Г. Г. Кулисные механизмы. — М.: Машиностроение, 1965.
Раймпель Й. Шасси автомобиля: Конструкция и кинематика. — М.: Машиностроение, 1983.
ГОСТ 16530-83. Передачи зубчатые. Термины, определения и обозначения. — М.: Издательство стандартов, 1983.
Театральная энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия, 1961.