Дополнительные устройства

Для решения статически неопределенных задач нужно отказаться от предположения, что тела являются абсолютно твердыми, и учесть их деформации. Тогда можно составить дополнительные уравнения деформаций, которые решаются совместно с уравнениями статики.

Для равновесия деформируемого тела кроме уравнений статики должны удовлетворяться дополнительные уравнения совместности деформаций, элементов системы. Общее число уравнений статики и уравнений деформации должно быть равно числу искомых величин. Методику решения статически неопределенных задач рассмотрим на простых примерах.

(рис. 11.2, а) препятствует перемещениям по осям координат и повороту заделанного конца балки. Жесткая заделка передает на балку сопротивление этим перемещениям в виде сил реакций Rx, Ry и момента М. Шарнирно-неподвижная опора (рис. 11.2, ?) препятствует перемещениям в направлении осей координат и передает на балку сопротивление этим перемещениям в виде сил реакций Rx и Ry. Шарнирно-подвижная опора (рис. И.2,и) препятствует только вертикальному перемещению и передает на балку сопротивление этому перемещению в виде реакции Rr При известных внешних нагрузках опорные реакции балок определяются методами статики, а для статически неопределимых балок составляют дополнительные уравнения деформаций.

Для решения статически неопределимых задач, помимо применения метода сечений и, следовательно, использования уравнений равновесия, известных из статики, приходится составлять дополнительные уравнения, основанные на рассмотрении условий и характера деформации системы. Эти уравнения называют у равнениями перемещений. Их количество зависит от того, насколько число неизвестных усилий больше числа независимых уравнений статики или, как говорят, от степени статической неопределимости системы. Здесь ограничимся рассмотрением систем, в которых число неизвестных лишь на единицу больше числа уравнений статики (один раз статически неопределимые системы). Методику их расчета рассмотрим на примерах.

Для решения статически неопределимых задач помимо применения метода сечений и, следовательно, использования уравнений равновесия, известных из статики, приходится составлять дополнительные уравнения, основанные на рассмотрении условий и характера деформации системы. Эти уравнения называют уравнениями перемещений. Их количество зависит от того, насколько число неизвестных усилий больше числа независимых уравнений статики или, как говорят, от степени статической неопределимости системы. Здесь ограничимся рассмотрением систем, в которых число неизвестных лишь на единицу больше числа уравнений статики (один раз статически неопределимые системы). Методику их расчета рассмотрим на примерах,

Ме—сосредоточенный момент внешних сил (рис. 2.17). При отыскании опорных реакций распределенную нагрузку q заменяют равнодействующей сосредоточенной силой. Для статически неопределимой балки также можно записать три уравнения статики, однако их число окажется меньше числа разыскиваемых опорных реакций. Поэтому при отыскании опорных реакций в статически неопределимой балке необходимо составить дополнительные уравнения совместности деформаций, которые вместе с уравнениями статики составят полную систему.

меньше, чем у такой же пары со скольжением, так как скорости тел в точке их соприкосновения должны быть одинаковыми. Это условие дает дополнительные уравнения связей. Если эти дополнительные уравнения не могут быть проинтегрированы, то связи, накладываемые ими, несколько отличаются от геометрических.

Для замыкания системы уравнений (1.47), (1.49). . .(1.51), (1.54), (1.55) необходимо иметь дополнительные уравнения, характеризующие связь интегральных параметров сх/2, с /2, St и Sir с локальными характеристиками интенсивности закрутки, условиями течения и граничными условиями, которые называют законами трения, тепло- и массообмена. Для турбулентных течений эти зависимости определяются опытным путем или на основе полуэмпирических теорий турбулентности4 [25] . Аналогичные зависимости необходимы также для формпара-метров Нх и Hx
Поэтому здесь остается рассмотреть те дополнительные уравнения связи между постоянными подобия, которые определяются уравнением теплопроводности

Поэтому здесь остается рассмотреть те дополнительные уравнения связи между постоянными подобия, которые определяются уравнением теплопроводности

Если же функции и, v, w не известны и ищутся компоненты напряжения и деформации, то условия (6.23) выступают как уравнения и именно как те дополнительные уравнения, которые совместно с уравнениями равновесия (5.59) (при учете (5.1)) позволяют раскрыть статическую неопределимость задачи механики сплошной среды. Разумеется, что для совместного использования уравнений (5.59) и (6.23) необходимо иметь зависимости, связывающие компоненты напряжений с компонентами деформаций, чтобы во всех уравнениях содержались одни и те же неизвестные величины. Такие зависимости отражают физическую природу материала и рассматриваются в главе VII.

На рис. 20.1 дана простейшая схема системы автоматического регулирования. Обычно в состав системы автоматического регулирования входят различные дополнительные устройства, обеспечивающие надежность действия этой системы.

При этом полость пневматика сообщалась с полостью, в которой поддерживалось разрежение. Давление в пневматике становилось ниже атмосферного, и он сжимался, приводя в движение кривошншю-ползунный механизм клавиши 6. Затем входное отверстие вновь перекрывалось бумагой, давление на обе стороны мембраны из-за наличия соединительного канала выравнивалось, клапан 3 опускался. Клавиша 6 занимала исходное положение. «Играющему» на пианоле оставалось только откачивать воздух с помощью специальных педалей 8, используя при этом обратные клапаны 9 и пневматик откачки воздуха 10. Пианола имела дополнительные устройства для регулирования громкости звука и темпа исполнения 1).

Отметим некоторые дополнительные устройства, не показанные на структурной схеме. Приборы группы А, измеряющие многократное прохождение импульса в ОК, имеют блок селекции, который выбирает начальный импульс (обычно второй донный сигнал) и от него начинает измерение времени. Эти толщиномеры имеют блок счета заданного количества донных сигналов п, что учитывают при преобразовании времени в толщину. Такой прибор иногда снабжают ЭЛТ для выбора оптимального интервала донных сигналов.

На рис. 20.1 дана простейшая схема системы автоматического регулирования. Обычно в состав системы автоматического регулирования входят различные дополнительные устройства, обеспечивающие

При этом полость пневматика сообщалась с полостью, в которой поддерживалось разрежение. Давление в пневматике становилось ниже атмосферного, и он сжимался, приводя в движение кривошипно-ползунный механизм клавиши 6, Затем входное отверстие вновь перекрывалось бумагой, давление на обе стороны мембраны из-за наличия соединительного канала выравнивалось, клапан 3 опускался. Клавиша 6 занимала исходное положение. «Играющему» на пианоле оставалось только откачивать воздух с помощью специальных педалей 8, используя при этом обратные клапаны 9 и пневматик откачки воздуха 10. Пианола имела дополнительные устройства для регулирования громкости звука и темпа исполнения х).

Механизмы входят в состав многих машин, так как выполнение механических движений для преобразования энергии, материалов и информации требует обычно преобразования движения, получаемого от двигателя. Однако нельзя отождествлять понятия «машина» и «механизм». Во-первых, кроме механизмов в машине всегда имеются дополнительные устройства, связанные с управлением механизмами (пуск, блокировка, контроль и т. п.). Особенно развиты эти устройства в машинах-автоматах, где они образуют систем)' автоматического управления. Во-вторых, есть машины, в которых нет механизмов. Например, в последние годы появились технологические машины, в которых каждый исполнительный орган приводится в движение от индивидуального электродвигателя или гидродвигателя.

Характеристики колебательных систем (амплитуды, частоты, силы) можно уменьшить до допускаемых пределов выбором параметров соответствующей динамической модели. Например, динамические нагрузки в кулачковых механизмах могут быть уменьшены за счет выбора профиля кулачка. Снизить уровень колебаний иногда удается применением демпферов — устройств для увеличения сил сопротивления, зависящих от скорости. Удачно применяются демпферы в системах, подверженных ударным воздействиям. Но нельзя утверждать, что во всех случаях демпфирование приводит к уменьшению колебаний. В тех случаях, когда выбором параметров системы или демпфированием не удается снизить уровень колебаний, применяют дополнительные устройства для защиты от вибраций — виброзащитные системы.

Тарифы на тепловую энергию зависят от параметров теплоносителя. Кроме того, они различны в разных энергосистемах. Тариф на теплоэнергию дифференцируется таким образом, что с понижением параметров отпускаемого пара снижается отпускная цена. Это объясняется тем, что отпуск пара более низких параметров увеличивает выработку электроэнергии на тепловом потреблении, дает дополнительную экономию топлива. При теплоснабжении потребителей горячей водой требуются дополнительные устройства (пароводяные сетевые подогреватели, насосы и др.), что удорожает отпуск единицы теплоты горячей водой в сравнении с паром. В табл. 26.1 приводятся примеры тарифов на тепловую энергию по трем энергосистемам страны.

При пуске дизелей стартерами, как и при их пуске пусковыми бензиновыми двигателями, в их конструкциях предусматривают дополнительные устройства для подогрева всасываемого воздуха и камер сгорания (электрические спирали накаливания, запальные фитили), а также декомпрессоры — приспособления, уменьшающие компрессию и обеспечивающие в результате этого легкость прокручивания вала дизеля.

Механизмы входят в состав многих машин, так как выполнение механических движений для преобразования энергии, материалов и информации требует обычно преобразования движения, получаемого от двигателя. Однако нельзя отождествлять понятия «машина» и «механизм». Во-первых, кроме механизмов, в машине всегда имеются дополнительные устройства, связанные с управлением механизмами (пуск в ход, блокировки, контроль и т.п.). Особенно развиты эти устройства в машинах-автоматах, где они образуют систему автоматического управления и выполняются обычно на электромагнитных или пневматических элементах. Во-вторых есть машины, в которых нет механизмов. Например, в последние годы появились технологические машины, в которых каждый исполнительный орган приводится в движение от индивидуального электродвигателя или гидродвигате.1 г.

В тех случаях, когда путем оптимального выбора параметров системы или путем демпфирования не удается снизить уровень колебаний, применяются дополнительные устройства для защиты от вибраций — виброзащитные системы.