Нарушение равновесия

Если машинный агрегат не обладает свойством саморегулирования, то его движение становится неустойчивым. Нарушение равенства приведенных моментов движущих сил и моментов сил сопротивления вызовет либо остановку машины, либо увеличение скорости движения до недопустимого, с точки зрения нормальной эксплуатации, уровня. Неустойчивость движения характерна для машинных агрегатов с приводом от двигателей внутреннего сгорания, с асинхронным двигателем в период его пуска и т. п. Так как условия на-

Сопоставляя характер поля сил тяготения и поля сил инерции, существующих в данной системе отсчета, мы сможем проследить, как происходит нарушение равенства между силами инерции и силами тяготения при различной конфигурации полей сил тяготения и сил инерции. В рассмотренной нами «земной невращающейся» системе отсчета поле сил тяготения Солнца по конфигурации представляет собой «центральное поле», т. е. такое поле, напряженность которого убывает обратно пропорционально квадрату расстояния от центра

Поэтому в области, где локальная инерциальность системы отсчета уже не имеет места, мы сможем обнаружить не только нарушение равенства сил тяготения и сил инерции, но, изучив тщательно характер результирующего поля, обнаружим, что оно является результатом наложения полей сил тяготения и сил инерции.

Причиной изменения скорости движения рабочего звена механизма обычно является нарушение равенства моментов (27.1) вследствие изменения по каким-либо причинам Мп. с или Мдв. Восстановление равенства моментов (27.1) и поддержание заданной скорости осуществляется за счет автоматического изменения тормозного момента регулятора Мр, величина которого должна быть пропорциональна скорости. Следовательно, для поддержания заданной скорости необходимо, чтобы Мр = =. Мдв — Мс.

Нарушение равенства концентраций для ионов Н+ и ОН" может быть отмечено различными способами; одним из наиболее распространенных, хотя и не всегда достаточно чувствительным, является индикаторный. Он основан на том, что имеются вещества, меняющие свою окраску в зависимости от соотношений между водородными и гидро-ксильными ионами в растворе. Так, метиловый оранжевый (метилоранж), называемый также гелиантином, в кислой среде имеет красный цвет, а в щелочной — желтый. Фенолфталеин в щелочной среде сообщает раствору красный цвет. В кислой же среде это вещество бесцветно. В нашей практике, кроме этих двух веществ, применяются для установления соотношения между ионами Н+ и ОН ~ и другие индикаторы — метиловый красный (метилрот) и смесь его с мети-леновым голубым, затем бромтимоловый синий, феноловый красный, тимолфталеин и др. Индикаторы изменяют свой цвет, т. е. дают возможность отметить ч(иногда лишь достаточно существенное) нарушение равенства нейтральности. Например, метилоранж становится отчетливо красным лишь при концентрации ионов водорода, превышающей 0,001 г-ион/л. Сравнивая эту величину с концентрацией ионов водорода при нейтральной реакции, т. е. с 10"7 г-ион/л, можно видеть, что вся в сущности кислотная область — от 10~7 до 10"3 г-ион/л, охватывающая четыре порядка, не отмечается метилоранжем как кислотная. А фенолфталеин окрашивает раствор в розовый цвет, когда [Н+] ^ 5 • 10" 9 г-ион/л, т. е. щелочной, по сути дела интервал от 10"7 до 5-10"9 г-ион/л не отмечается этим индикатором как щелочной.

Приближенный расчет [Л. 23] показывает, что количественный эффект в этом случае невелик (при М < 1), поэтому в опытах его трудно обнаружить, тем более, что обычные измерители температуры из-за того же эффекта перераспределения энергии в пограничном слое вблизи своей поверхности дают погрешности измерения Т0 того же порядка, что и ожидаемый эффект. Кроме того, незначительное нарушение равенства значений Т00 на выходе газа (или в резервуаре) и Тср приводит к интегральному теплообмену между струей и окружающим газом.

Для аналитического исследования этих довольно сложных процессов рассмотрим баланс вещества в системе. Любое нарушение равенства .между притоком и стоком должно вызывать изменение наполнения trip, что выражается следующей зависимостью:

Смещение золотника из нейтрального положения, т. е. нарушение равенства бг = б2, приводит к соответствующему движению поршня со штоком. Обратная отрицательная жесткая связь обеспечивается тем, что шток и корпус золотника скреплены (на рисунке эта связь показана двойной штриховой линией).

Основные принципы работы сварочных автоматов состоят в следующем. При сварке плавящимся электродом постоянство длины дуги обеспечивается при условии равенства скорости подачи электродной проволоки V3 в зону сварки и скорости ее расплавления Fn. Нарушение равенства скоростей восстанавливается за счет саморегулирования дуги при использовании источников питания с пологопадающей внешней характеристикой. На основе принципа саморегулирования дуги разработаны сварочные автоматы, обеспечивающие постоянную скорость подачи электродной проволоки.

Основные принципы работы сварочных автоматов состоят в следующем. При сварке плавящимся электродом постоянство длины дуги обеспечивается при условии равенства скорости подачи электродной проволоки Уэ в зону сварки и скорости ее расплавления Fn. Нарушение равенства скоростей восстанавливается за счет саморегулирований дуги при использовании источников питания с пологопадающей внешней характеристикой. На основе принципа саморегулирования дуги разработаны сварочные автоматы, обеспечивающие постоянную скорость подачи электродной проволоки.

Нарушение равновесия (713) при наличии другого катодного процесса может также привести к растворению (коррозии) металла; это происходит с металлами в расплавах солей в присутствии дополнительных катодных деполяризаторов (окислителей). При этом устанавливается необратимый электродный потенциал металла, устойчивое значение которого во времени принято называть стационарным электродным потенциалом.

резкое нарушение равновесия, вообще резкое изменение состояния упругих тел, представляет собой импульс деформаций и сопровождается колебаниями. Именно поэтому колебания так часто возникают в механических системах.

Нарушение равновесия среды в пространственном случае в виде сдвига по поверхности скольжения возможно только при переходе среды через состояние полного предельного равновесия. Далее рассматривается только состояние полного предельного равновесия.

Действие прибора основано на изменении магнитного потока в конце заострённого стержня при соприкосновении его с поверхностью стального изделия, что вызывает нарушение равновесия во вторичной цепи и отклонение стрелки гальванометра. Изменение потока зависит от толщины немагнитного покрытия на изделии (полученного методом хромирования, кадмирования, оцинкования, эмалирования и т. п.). Прибор настраивается при помощи потенциометра на „нулевое положение" при поднесении стержня к изделию с чистой (без покрытия) поверхностью. Прибор чувствителен к структурным изменениям стали и её хими-

ляется принципом Ле-Шателье (прин. цип смещения равновесия), согласно которому при действии на равновесную систему сил, вызывающих нарушение равновесия, система переходит в такое состояние, в котором эффект внешнего воздействия уменьшается.

Нарушение равновесия между расходом питательной воды и расходом пара из котла при нестационарном режиме приводит к измег

держащей одновременно Са2+, НСОз"иСОз. Однако в природных водах это равновесие часто оказывается нарушенным: фактическая концентрация растворенной СО2 меньше или больше ее равновесной концентрации. Нарушение равновесия может происходить под действием следующих факторов. Уравнение (1-26) показывает равновесие между концентрациями молекул НзСОз и С02. Так как СОз — газообразный продукт, то растворимость его в воде зависит от парциального давления СОз в воздухе и температуры. При определенных условиях (повышенная температура, малое парциальное давление СО2) может оказаться, что величина растворимости СОз в воде будет меньше величины ее равновесной концентрации (определяемой только концентрациями Са2+ и НСО;Г), в которой СОз была в растворе в системе, находившейся в равновесном состоянии. В этом случае избыток СОз, содержащейся в растворе1, будет выделяться из воды в виде газа (десорбция СОз), приводя тем самым к нарушению углекислотного равновесия. Система (т. е. вода, содержащая Са2+ и НСОГ) окажется неустойчивой и в ней

Это происходит вследствие того, что сопротивление от барабана до паросборника в момент подрыва клапанов резко уменьшается из-за перепуска значительной части пара помимо паросборного коллектора, что и обусловливает нарушение равновесия. Аналогичные действия оказывают другие отборы пара из барабана, например на собственные нужды.

Если рассмотреть динамические условия, которые приводят к неустойчивости ламинарных потоков при наличии вихрей заданного вида, то можно ожидать, что эта неустойчивость должна наступать тогда, когда обтекаемая стенка является плоской или выпуклой. В то же время вогнутые линии тока проходят вдоль той части стенки, где скорость возрастает. Это-имеет- место в окрестности критической точки обтекаемого тела, где набегающий поток круто меняет направление. Место поворота соседних с критической точкой линий тока ограничено критическими линиями той области потока, внутренние точки которой находятся в таких же динамических условиях, как и линии тока при движении вдоль вогнутой стенки. Соответствующие условия имеют место при обтекании клина или вблизи сильного отрыва пограничного слоя. Уже Релей, правда не принимая во внимание внутреннее трение, в известной работе указал на возможную неустойчивость процесса течения. Примерно к такому же выводу пришли Н. А. В. Пирси [13, стр. 367], А. М. Кьюз и Ю. Д: Шетцер [5, стр. 285]. Указанные авторы считали, что основной причиной появления неустойчивости течения являлось нарушение равновесия между перепадом давления, нормального к линиям тока, и центробежной силой. Даже при наличии вязкости это соображение сохраняет силу и в настоящее время.

Повышение ресурса ответственных элементов энергооборудования, в том числе роторов и корпусов турбин, возможно при использовании способа, изложенного в работе [22]. Способ основан на свойстве самоуравновешенной системы, какой является деталь, нагруженная внутренними силами, вызванными температурными деформациями: нарушение равновесия за счет уменьшения напряжений одного знака неизбежно приводит к новому равновесному состоянию, при котором напряжения противоположного знака уменьшаются так, что сумма проекций всех сил на каждую ось координат равна нулю. Для деталей, ресурс которых исчерпывается под воздействием циклических внутренних напряжений и агрессивной среды (в основном со стороны одной из поверхностей, а возможность осуществления необходимых конструкционных улучшений со стороны этой поверхности уже исчерпана), повышение ресурса этих деталей может быть достигнуто за счет снижения размаха напряжений путем выполнения со стороны противоположной поверхности полостей специального вида.

В зависимости от знака коэффициента р затвор будет вести себя по-разному. При р > 0 нарушение равновесия уменьшается с течением времени и такой аппарат обладает самовыравниванием; при р < 0 — аппарат с отрицательным самовыравниванием.