Пространственной конструкции

Исследование конечных перемещений в плоскости представляет интерес в том отношении, что дает качественное воспроизведение геометрических построений для сферы и пространства и, следовательно, является примером аналогии между плоской и пространственной кинематикой. ,

Из приведенных выше двух аналогий вытекает следующая цепочка: плоская кинематика — сферическая кинематика — кинематика произвольного пространственного движения тела. Следовательно, каждой задаче плоской кинематики отвечает некоторая задача кинематики произвольного пространственного движения; поэтому можно предвидеть существование многих задач кинематики произвольного пространственного движения и их решение, зная соответствующие задачи плоского движения. Таким образом, соединение принципа перенесения А. П. Котельникова — Э. Штуди с аналогией между плоским и сферическим движением дает возможность «перебросить мост» между плоской и общей пространственной кинематикой, и в этой связи плоское движение оказывается не только частным случаем пространственного, но и тем отображением, из которого можно получить многие свойства последнего.

стренд» 12 — 418 --с пространственной кинематикой 12 —

Классификация роторных насосов производится по виду замыкателей и кинематическим признакам. Роторные насосы, в которых и ротор, и замыкатели относительно статора совершают лишь вращательное движение, именуются коловратными. Роторные насосы, в которых замыкателями являются поршеньки, называются поршеньковыми; шиберными называются те, в которых роль замыкателей играют пластины, называемые шиберами. Замыкатели в виде поршеньков и шиберов около ротора (или статора) совершают возвратно-поступательное движение. Каждый из трёх видов роторных насосов подразделяется на группы с плоской и пространственной кинематикой, а каждая группа — на две подгруппы в зависимости от того, будет ли кинематика рабочих органов относительно друг друга внутренней или внешней.

Поршеньковые насосы с пространственной кинематикой (так называемые насосы с наклонной шайбой) чаще всего выполняются с карданным приводом на наклонную шайбу и жёстким приводом на цилиндровый блок. Изменение производительности осуществляется изменением наклона шайбы. При равномерном вращении вала со = const имеет место неравно-

Инверсированные поршеньковые насосы с пространственной кинематикой (тяготеющие к роторным, но не роторные) применяются для получения регулируемых расходов

Габариты нерегулируемых гидромоторов „Виккерс" (поршенькэьая гидромашина с пространственной кинематикой и шатунами конечной длины) даны на фиг. 53 и в табл. 10.

Аксиально-поршеньковые гидростатические машины по своей природе обратимые, т. е. могут работать как в режиме насоса, так и в режиме двигателя, могут быть регулируемыми и нерегулируемыми. Регулируемые машины легко реверсируются. Аксиально-поршневые машины в литературе называют также машинами с пространственной кинематикой, поскольку оси пар: цилиндр—порше-

Поскольку поршеньки гидростатических машин с пространственной кинематикой перемещаются относительно блока цилиндров и вместе с блоком цилиндров вращаются относительно оси блока с угловой скоростью и, то ускорение переносного движения может быть определено по формуле

В кулисных насосах вытеснители вращаются вместе с ротором и, кроме того, совершают относительно него возвратно-поступательное движение. Насосы этой подгруппы в зависимости от формы вытеснителя подразделяются на роторно-поршневые и пластинчатые насосы. В зависимости от расположения цилиндров относительно оси ротора роторно-поршневые насосы подразделяются на радиальные и аксиальные. Такое подразделение согласовывается также с отличиями в кинематике механизмов, передающих движение от вала насоса к вытеснителям: в радиальных насосах применяются механизмы с плоскостной кинематикой, а в аксиальных — с пространственной кинематикой. Как аксиальные, так и радиальные насосы могут классифицироваться далее в зависимости от дальнейшего уточнения кинематических особенностей приводных механизмов, от типа распределения жидкости и т. д. Для кулисных насосов общим свойством является возможность совершения за один оборот ротора от одного до нескольких двойных ходов вытеснителей. Такие машины в зависимости от числа двойных ходов вытеснителей за один оборот ротора получают название насосов одно-, двух-, трех- и т. д. кратного действия.

Большинство регулируемых насосов и гидромоторов выполняется на базе поршневых насосов с плоскостной или пространственной кинематикой. Реже применяются передачи с регулируемыми лопастными (шиберными) насосами и гидромоторами.

(сферическими шарнирами —в случае пространственной конструкции, цилиндрическими —в случае плоской).

На первой линии электропередачи напряжением 220 кВ от Нижнесвирской ГЭС до Ленинграда были установлены тяжелые опоры пространственной конструкции. При строительстве следующих линий электропередачи 220 кВ эта сложная конструкция опор была заменена на более простую — портальную. Опоры этого типа были разработаны и установлены на линиях электропередачи Новомосковск — Москва (1936 г.), Рыбинск — Углич — Москва (1940 г.) Применение таких опор позволяло увеличить пролет между ними до 350 м и обеспечить надлежащую грозоупорность.

На первой линии электропередачи напряжением 220 кВ от Свирьской ГЭС до Ленинграда были установлены опоры нового типа — пространственной конструкции. При строительстве следующих линий электропередачи 220 кВ эта сложная конструкция опор была заменена на более простую, портальную. Применение таких опор позволяло увеличить пролет между ними до 350 м и обеспечить надлежащую грузоупорность линий передач. Для этой цели на указанных опорах выше проводов подвешивается стальной трос с заземлением. При ударе молнии атмосферное электричество отводится в землю.

При наличии в стержневой конструкции шарниров и (или) ползунков, число Л для пространственной конструкции определяется по следующей формуле:

Поясним происхождение члена С в формуле (16.2). Если стержень прикрепить к опорам на каждом из концов при помощи шарового шарнира, то получается система с одной степенью свободы, поскольку при таком закреплении ничто не мешает стержню вращаться относительно оси, проходящей через центры шаровых шарниров. Такая ситуация встречается в опорных стержнях в пространственной конструкции и в расчетной схеме пространственной фермы. Однако поскольку нагрузка прикладывается только к узлам фермы и представляет собой сосредоточенные силы, эта степень свободы стержня фермы не является существенной и не влияет

Рис. 4.1. Результаты расчета ствола трубы методом конечного элемента как пространственной конструкции (1) и как консоли (2):

18. Встречаются конструкции, в которых литая труба (пустотелый цилиндр) входит в расточку массивного тела или в отверстия в перегородках пространственной конструкции, причем труба к опоре приваривается при выходе. Так как в околошовной зоне материал трубы при сварке несколько отпускается и тем самым ослабляется, то следует иметь в виду, что сечение по шву или возле него будет наиболее слабым. Чтобы устранить ослабление, целесообразно делать под шов кольцевое утолщение на трубе. Это необходимо тем

представление о работе конструкции было буквально поставлено с ног на голову (см. статьи М. Гаппоева «Арочные конструкции с системой гибких затяжек» и Р. Грефе «Сетчатые покрытия»). И сегодня эти арки служат в качестве несущих элементов стеклянных сводов над крупнейшими московскими магазинами: ГУМом и Петровским пассажем. В 1895 г. Шухов подал заявку на получение патента по сетчатым покрытиям (см. статью Р. Грефе «Сетчатые покрытия»). При этом имелись в виду сетки из полосовой и уголковой стали с ромбовидными ячейками. Из них изготавливались большепролетные легкие висячие покрытия и сетчатые своды. Разработка этих сетчатых покрытий ознаменовала собой создание совершенно нового типа несущей конструкции. Работающие на растяжение висячие покрытия встречались прежде лишь в отдельных экспериментах и сооружениях. Шухов впервые придал висячему покрытию законченную форму пространственной конструкции, которая была вновь использована лишь спустя десятилетия. Даже по сравнению с высокоразвитой к тому времени конструкцией металлических сводов его сетчатые своды, образованные только из одного типа стержневого элемента, предстаеляли собой значительный шаг вперед. Христиан Шедлих в своем основополагающем исследовании металлических строительных конструкций XIX в. в связи с этим отмечает следующее: «Конструкции Шухова завершают усилия инженеров XIX столетия в создании оригинальной металлической конструкции и одновременно указывают путь далеко в XX век. Они знаменуют собой значительный прогресс: опирающаяся на основные и вспомогательные элементы стержневая решетка традиционных для того времени пространственных ферм была заменена сетью равноценных конструктивных элементов»15'. После первых опытных построек (два сетчатых свода в 1890 г., висячее покрытие в 1894 г.) Шухов во время Всероссийской выставки в Нижнем Новгороде впервые представил на суд общественности свои новые конструкции перекрытий. Фирма Бари построила в общей сложности восемь выставочных павильонов достаточно внушительных размеров и отдала их в аренду участникам выставки. Четыре павильона были с висячими покрытиями, четыре других — с цилиндрическими сетчатыми сводами. Кроме того, один из залов с сетчатым висячим покрытием имел в центре висячее покрытие из тонкой жести (мембрану), чего никогда раньше в строительстве не применялось. Фирма Бари подвергла себя немалому финансовому риску, поскольку имевшегося в распоряжении времени для проектирования и строительства было очень мало, а нужно было развеять все сомнения относительно прочности и надежности перекрытий. Последнее удалось доказать при проверке перекрытий во время снежной зимы 1895—1896 гг.16'.

лее подробно на двух сооружениях такого типа. Здание цеха котельного завода Бари (рис. 76) в 1896 г. было перекрыто совокупностью поставленных поперек продольной оси цеха сетчатых сводов (70 х 24 м). Элементы сетки свода бы л и выполнены из2-образных профилей (60,5 х 45,6 мм) и раскреплены наклонными тягами. Более толстые, горизонтальные затяжки проходили через два или более свода. На примере трех-шарнирных решетчатых рам можно видеть удивительную проработку деталей: вертикальные опорные элементы рам совмещены с наружными стенами и раскреплены в середине для предотвращения потери устойчивости из плоскости рамы (рис. 77). Благодаря тому что полусводы устанавливались наклонно, поднимаясь с обеих сторон к коньку, они поддерживали друг друга, стремясь в конечном счете к более жесткой пространственной конструкции покрытия. Здание не сохранилось.

Применение с варно-л итых конструкций, состоящих из нескольких отливок, свариваемых между собой или с заготовками из проката и поковок, взамен цельнолитых целесообразно при: а) невозможности отлить детали целиком, в частности, из-за недостаточной мощности металлургических печей или кранов литейного цеха; б) существенном упрощении литья отдельных элементов сварно-литой конструкции, например при расчленении громоздкой пространственной конструкции сегмента статора гидротурбины (фиг. 33, а) на секции кольца 1 и колонны 2 (фиг. 33, б) или замене отливки, формуемой вручную, двумя свариваемыми отливками, допускающими машинную формовку; в) улучшении качества отдельных отливок по сравнению с качеством цельнолитой детали, например в отливках из аустенитной стали некоторых марок, ведущем к уменьшению объема работ по исправлению дефектов литья, окупающему дополнительные операции при сварно-литой конструкции; г) уменьшении сечения отдельных отливок и веса всей конструкции; д) замене плохо отливаемых участков крупной детали элементом из проката [например, тонкое днище корпуса большого редуктора (фиг. 33, в) заменено листом (фиг. 33, г)].

Отличительной особенностью высокопроизводительного брызгального устройства типа БВУ-4 (см. рис. 2.13) является достаточно высокая эффективность охлаждения циркуляционной воды. Причем, как показали исследования на опытном стенде, уровень охлаждения мало зависит от ветрового воздействия, что объясняется высокими скоростями вылета капель при разбрызгивании и значительными скоростями восходящего воздуха, вызванными эжекцией. Использование разбрызгивателей типа БВУ-4 в башенных брызгальных градирнях представляется весьма эффективным, поскольку отпадает необходимость в устройстве достаточно сложной пространственной конструкции водораспределительного устройства. Появляется перспектива снижения высоты вытяжной башни вследствие способности БВУ-4 обеспечивать достаточно мощный подсос воздуха.