Определения статической

Хорошо разработанные методы строительной механики для определения статических усилий, возникающих в упругих системах машин, узлов и конструкций, потребовали во МНОРИХ случаях экспериментального определения для машиностроения коэффициентов соответствующих уравнений, а также учета изменяемости условий совместности перемещений по мере изменения форм контактирующих поверхностей вследствие износа или других явлений, нарастающих во времени. При относительно высокой жесткости таких деталей, как многоохюрные коленчатые валы, зубья шестерен, хвостовики елочных турбинных замков, шлицевые и болтовые соединения, для раскрытия статической неопределимости были разработаны методы, основывающиеся на моделировании при определении в упругой и неупругой области коэффициентов уравнений, способа сил или перемещений, на учете изменяемости во времени условий сопряжения, а также применения средств вычислительной техники для улучшения распределения жесткостей и допусков на геометрические отклонения. Применительно к упругим системам металлоконструкций автомобилей, вагонов, сельскохозяйственных и строительных машин были разработаны методы расчета систем из стержней тонкостенного профиля, отражающие особенности их деформирования. Это способствовало повышению жесткости и прочности этих металлоконструкций в сочетании с уменьшением веса.

Дифференциальные уравнения (2.13) с учетом (2.16) описывают движение одноступенчатого редуктора с коническими прямозубыми колесами в координатах ф^ (k = 1, 2), приведенных к скорости вращения зубчатого колеса / (см. рис. 14). Определение приведенных инерционных и упругих параметров, а также замена динамических податливостей статическими и методы определения статических податливостей е/^, ek, ek^, рассмотренные применительно к цилиндрическим редукторам, остаются в силе и для конических зубчатых редукторов.

Если эти условия выполняются, то в формулах (2.160), (2.161) и (2.162) для определения податливостей ветвей динамических гра-\ фов- зубчатых колес вместо динамических податливостей el, edkx, е%$ можно применять соответствующие статические податливости. Методы определения статических податливостей ek, e^x, е/% изложены в п. 2.1.

В книге рассмотрены различные задачи прикладной механики в приложении к расчету конкретных машин в наиболее типичных режимах эксплуатации: при запуске, торможении и установившемся режиме работы. Даны рекомендации по выбору расчетных методов определения статических и динамических усилий, приведен ряд вариационных и экстремальных задач прикладной механики машин с подробными решениями, позволяющими выбрать оптимальные режимы работы.

Рис. 10.61. Интегратор для определения статических моментов инерции фигур относительно оси х — х. Статический момент площади F относительно оси х ь. ь

Рис. 10.62. Интегратор для определения статических моментов и моментов инерции фигур. Принцип действия тот же, что и в интеграторе, показанном на рис. 10.61. По раме 1—1 перемещается рамка 6. При перемещении рамки 6 колесо 9, катящееся по рейке, через конические колеса 10 и 5 сообщает поворот диску 8, пропорциональный перемещению х. С диском 8 сцеплены счетные колеса 4, 11 к 7, оси которых укреплены на колесах с центрами 02, Oi и О. Отношение радиусов колес 3:2:1. Наибольшее колесо 4 соединено тягой 3 с рычагом АВ и образует при этом параллелограмм. При обводе штифтом 2 контура кривой показания счетных колес будут пропорциональны площади, статическому моменту и моменту инерции площади.

Если при проектировании листовых ножниц необходимо получить значения статических моментов с точным учётом потерь на трение в отдельных шарнирах механизма ножниц, то вместо рассмотренного аналитического расчёта для определения статических моментов следует воспользоваться методом графического разложения сил с применением кругов трения (см. фиг. 15).

Если при проектировании механизма стола необходимо получить точные значения статических моментов с учётом потерь на трение в отдельных шарнирах механизма, то для определения статических моментов вместо рассмотренного метода расчёта следует воспользоваться методом графического разложения сил с применением кругов трения (см. фиг. 15 и 29). К этому методу следует прибегать во всех тех случаях, когда шарниры механизма имеют относительно большие диаметры, отчего силы трения будут соответственно развивать и большие статические моменты. Аналитический метод расчёта качающихся столов см. [82].

Прибор ГП предназначен для определения статических характеристик трения при малых скоростях относительного перемещения ползуна. Привод осуществляется от электродвигателя постоянного тока. Электродвигатель укреплен на изолированном от прибора основании. Электродвигатель соединен с остальными частями прибора упругой передаточной муфтой, поэтому почти полностью устраняется влияние вибрации основания электродвигателя. От электродвигателя через упругую муфту движение передается на червячный редуктор, колесо которого посажено на хвостовик ходового винта. Ходовой винт, вращаясь в маточной гайке, жестко связанной с ползуном, передвигает последний по салазкам, укрепленным на станине. К ползуну прикреплена насадка, в зажимное приспособление которой вставляется пластина из испытуемого материала. К станине жестко крепится кронштейн для зажима упругой измерительной балочки, имеющей на свободном конце гребенку для укрепления тяг.

2. Определение статических характеристик преобразователей. Для определения статических (в том числе размерных) характеристик у = у (х) по безразмерной характеристике давления проточной камеры Zyi = Z2l (д) необходимо найти функции преобразования величин х и у к безразмерным переменным Z21 и •& проточной камеры. Такой подход предопределяет два способа решения задачи.

Известен ряд приборов для определения характеристик трения покоя, в частности, ГП-1 [23] и ПМТП-2 [19]. Прибор ГП предназначен для определения статических характеристик трения при малых скоростях относительного перемещения ползуна. Привод осуществляется от электродвигателя постоянного тока. Электродвигатель укреплен на изолированном от прибора основании. Связь электродвигателя с остальными частями прибора осуществляется посредством упругой передаточной муфты, что почти полностью устраняет влияние вибрации основания электродвигателя. От электродвигателя через упругую муфту движение передается на червячный редуктор, колесо которого посажено на хвостовик ходового винта. Ходовой винт, вращаясь в маточной гайке, жестко связанной с ползуном, передвигает последний по салазкам, укрепленным на станине. К ползуну прикрепляется подкладка, в зажимное приспособление которой вставляется пластина из испытуемого материала. К станине жестко крепится кронштейн для зажима упругой измерительной балочки. имеющей на свободном конце гребенку для крепления тяг.

Более точным и перспективным в отношении автоматизации процесса балансировки является способ определения статической неуравновешенности в процессе вращения ротора, т. е. в динамическом режиме*. Одним из примеров оборудования, работающего .по этому принципу, служит балансировочный станок, изображенный на рис. 6.15. Неуравновешенный ротор /, закрепленный на шпинделе 4, вращается с постоянной скоростью шг> в подшипниках, смонтированных в плите 2. Эта плита опирается на станину посредством упругих элементов 3. С плитой 2 с помощью мягкой пружины 5 связана масса 6 сейсмического датчика. Собственная частота колебаний массы датчика должна быть значительно ниже частоты вращения ротора. Массе 6 дана свобода прямолинейного перемещения вдоль оси х, проходящей через центр масс So плиты.

В работе [27] на основании многочисленных лабораторных и натурных испытаний сварных пластин и сосудов с поверхностными трещиноподобными дефектами с учетом их длины предложена следующая формула для определения статической прочности сосудов

Более точным и перспективным в отношении автоматизации процесса балансировки является способ определения статической неуравновешенности в процессе вращения ротора, т. е. в динамическом режиме*. Одним из примеров оборудования, работающего .по этому принципу, служит балансировочный станок, изображенный на рис. 6.15. Неуравновешенный ротор /, закрепленный на шпинделе 4, вращается с постоянной скоростью сй„ в подшипниках, смонтированных в плите 2. Эта плита опирается на станину посредством упругих элементов 3. С плитой 2 с помощью мягкой пружины 5 связана масса 6 сейсмического датчика. Собственная частота колебаний массы датчика должна быть значительно ниже частоты вращения ротора. Массе 6 дана свобода прямолинейного перемещения вдоль оси х, проходящей через центр масс So плиты.

Известны работы, в которых решались задачи по разработке методик измерения твердости на выпуклых и выгнутых поверхностях произвольной формы с применением различных инденторов [41]. Отечественная промышленность выпускает универсальные приборы для измерения твердости по всем стандартизированным методам, причем в последние годы отмечается тенденция к улучшению конструкций приборов — повышается их точность, производительность, усиливается специализация [41]. Некоторые характеристики твердомеров, выпускаемых в г. Иваново ПО Точприбор, можно найти в [39]. Методы замера динамической твердости, а также методы определения статической твердости по Мейеру, Шору и склерометрические испытания для покрытий распространения не получили.

крепления и нагружения. Применение испытательных систем позволяет реализовать в одной установке требуемое число воздействий практически по любым направлениям. В соответствии с задачами, которые позволяют решать испытательные системы, последние можно разделить на две группы: малоканальные системы (3—10 каналов нагружения), предназначенные для испытания отдельных агрегатов, и многоканальные системы (более 10 каналов) для испытания крупных агрегатов машин и конструкций или целых натурных конструкций. Некоторые многоканальные системы могут включать более 100 каналов нагружения. По характеру нагружения обе системы можно разделить на три группы: системы статического нагружения для определения статической прочности при предельных условиях нагружения, системы циклического нагружения для определения усталостной долговечности при стационарном или нестационарном циклическом нагруже-нии, универсальные системы, позволяющие решать задачи и статической, и усталостной прочности. Как правило, для прочностных испытаний используют гидравлические мало- и многоканальные системы. Однако возможно включение в эти системы и электродинамических вибровозбудителей для создания высокочастотных вибраций отдельных деталей или зон конструкции. Испытательные системы удобно классифицировать по типам силовоз-будителей: с толкающими, тянущими, тянущими-толкающими и со специальными силовозбудителями.

Вибратор производит колебание иглы датчика с частотой в диапазоне 20—150 гц. Вибратор питается от стандартного звукового генератора типа ЗГ-2М и ЗГ-1. Резонансная частота колебательной системы вибратора принята равной 890 гц. Измерение амплитуды колебаний якоря осуществляется при помощи микроскопа с окуляр-микрометром и производится один раз с целью определения статической чувствительности вибратора, т. е. величины перемещения якоря в зависимости от силы тока, протекающего через обмотку вибратора. При градуировании профилометра В. М. Киселев исходит из того положения, что чувствительность вибратора остается постоянной во всем рабочем диапазоне колебаний (20—150 гц) и не зависит от частоты питающего тока. Поэтому в процессе градуирования профилометра связь между его показанием и показанием миллиамперметра, включенного в обмотку вибратора, осуществляется через переводной коэффициент без учета погрешности амплитуды якоря, возникающей в результате инерционных явлений.

Для приближённого определения статической мощности электродвигателей механизмов передвижения крана можно принимать сопротивление движению: а) при ходовых колёсах на подшипниках скольжения — 20 кг на 1 т веса крана; б) при ходовых колёсах с цилиндрической поверхностью катания на подшипниках качения — 12 кг/т и в) при конических ходовых колёсах на подшипниках качения — 7 кг/т.

Предел прочности при изгибе с целью определения статической прочности

В отношении способа измерения неуравновешенности в этом случае открываются более широкие возможности, так как кроме измерения по плоскостям балансировки можно осуществить одновременное и независимое измерение статической и динамической неуравновешенности. Последнее облегчает создание машин для определения статической неуравновешенности в динамическом режиме, позволяющее .измерять ее с точностью до нескольких микрон смещения центра тяжести при возможности автоматизации устранения неуравновешенности, что при статических способах измерения неосуществимо. Остальные свойства системы: связь колебаний оси ротора с неуравновешенностью, возможность исключения влияния плоскостей балансировки от величины неуравновешенности и явление самокомпенсации— аналогичны для системы с фиксированной плоскостью колебания.

Для определения статической неуравновешенности 772 755 775 760 с окружающей средой 0,5 0,5 0,5 10 10 10 10 100 400 400 400 500 80 80 80 100 1 500 1 500 1 500 750 0,5 0,5 0,5 2,8 900x650x1250 1350х650х 1250 1350x650x1250 1255x810x1285 300 350 350 1200 Фрезерная головка. Со свер- полнены как действующие макеты

Для определения статической неуравновешенности требуется измерить поступательное перемещение оси ротора. В рассматриваемой колеблющейся системе этому требованию удовлетворяет лишь измерение в плоскости, перпендикулярной оси ротора и проходящей через центр 5 массы системы.