Предварительным натяжением

По форме поверхности: цилиндрическая или коническая (нулевая гауссова кривизна), сферическая, эллиптическая и т.п. (положительная гауссова кривизна), седловидные - типа гиперболического параболоида (отрицательная гауссова кривизна). По способу стабилизации: пригрузом, формой поверхности, дополнительными элементами и собственной изгибной жесткостью, предварительным напряжением. По способу восприятия распора: замкнутым опорным контуром (внешнебезраспорные системы), затяжкой или распоркой (внешнебезраспорные системы), разомкнутым опорным контуром в сочетании с подкосами, устоями или оттяжками, либо только подкосами, устоями или оттяжками (внешнераспор-ные системы).

Метод стабилизации формой поверхности применяется (наиболее часто совместно с предварительным напряжением) для однослойных конструкций отрицательной гауссовой кривизны седловидного типа. Фактически эти системы могут быть двухслойными, однако в них расстояние между стабилизирующей и несущей системами конструктивно сводится к нулю. После предварительного напряжения стабилизирующей системы седловидные покрытия способны одинаково хорошо работать на распределенные нагрузки любого направления. Примерами такого решения

Метод стабилизации предварительным напряжением применяется обычно в комбинации с остальными и самостоятельного значения для висячих систем практически не имеет.

Среди однопоясных систем - сетей из гибких элементов и комбинированных -наибольшее распространение получили седловидные сети отрицательной гаусовой кривизны из гибких элементов, криволинейные в плане (рис. 12.37). Стабилизация таких сетей обеспечивается формой поверхности в сочетании с предварительным напряжением. Распорные силы воспринимаются опорными контурами. Достоинством таких систем является их исключительная собственная легкость. Ограждающие конструкции могут быть выполнены также из легких элементов. Недостатком является чувствительность к кинематическим перемещениям, в особенности от сосредоточенных нагрузок. В России разработаны и внедрены в практику строи-

Прямые пружины с предварительным напряжением (изгибом) могут воспринимать только одностороннюю нагрузку. Такие пру-

Начальные, исчезающие и остаточные напряжения обычно приводят к уменьшению прочности деталей. Однако умелое их использование, наоборот, дает возможность повысить прочность деталей следующими путями: 1) предварительным напряжением в системе соединения тел (предварительно напряженный железобетон); 2) поверхностным наклепом (дробеструйной обработкой), при котором на поверхности детали создаются значительные напряжения сжатия, что приводит к повышению выносливости деталей; 3) химико-термической обработкой (цементация, азотирование и др.), которая изменяет в верхних слоях поверхности химический состав и свойства материала; 4) закалкой, при нагреве токами высокой частоты, с помощью которой в верхних слоях деталей создаются большие напряжения сжатия (для стали 700—900 Н/мм2). Все эти виды термического упрочнения дают возможность не только повысить усталостную прочность деталей, но и их износостойкость в два-три раза.

Верхний индекс (Р) подчеркивает, что эти усилия вызваны нагрузкой. Наложим на усилия от нагрузки усилия, создаваемые искусственно, путем регулирования, которое осуществим предварительным напряжением стержней. От предварительного напряжения стержней получится картина наподобие наблюдаемой при монтаже в случае неточного изготовления элементов. Найдем величину б (отклонение длины среднего стержня от того размера, п ри котором в результате монтажа не возникает усилий), обеспечива ю-щую, в сумме с влиянием нагрузки, равенство усилий в крайнем и среднем стержнях. Для этого сложим усилия от нагрузки и от предварительного напряжения системы:

из сечений будет иметь точку приложения посредине расстояния между центрами тяжести горизонтальных и отогнутых стержней в этом сечении. Множество точек приложения этих равнодействующих представляет собой квадратную параболу (пунктир на рис. 13.32, б), аффинно-эквивалентную (сжатую по вертикали в два раза) той, по которой расположены отогнутые стержни. В каждом поперечном сечении действует сила (равнодействующая усилий во всех стержнях арматуры), имеющая эксцентриситет, равный расстоянию от точки пересечения параболы, изображенной пунктиром, с поперечным сечением балки, до оси. Вследствие наличия эксцентриситета указанная сила в каждом из сечений создает изгибающий момент, противоположный по направлению тому, который вызывается внешней нагрузкой. Эпюра этих изгибающих моментов, созданных предварительным напряжением балки, как и от нагрузки, также представляет собой квадратную параболу, но имеет противоположный знак. Чем больше величина суммарной силы натяжения стержней арматуры, тем пропорционально больше все ординаты эпюры изгибающих моментов, вызванных предварительным напряжением балки. Можно подобрать величину суммарной силы такой, чтобы эпюры Мч и Мр с точностью до знака оказались тождественными \Мч\ = \Мр\-.

вызываются нагрузкой <72- Но при таком условии изгибающие моменты, создаваемые предварительным напряжением балки, .должны не только компенсировать изгибающие моменты от нагрузки <7i> но и создавать необходимый запас сжатия для будущей работы на нагрузку q2, а это связано с возникновением изгибающих моментов при совместном действии нагрузки ql и предварительного напряжения балки, противоположного знака по сравнению со знаком изгибающих моментов от qv Вследствие отмеченного, во второй стадии работы балки некоторые области ее могут находиться в худших условиях, нежели в третьей стадии работы.

Силовая схема, показанная на рис. 1, б, позволяет строить весьма жесткие испытательные машины. Достигается это предварительным напряжением винтов 2 и стоек 3. Винты при любых видах нагружения образца растянуты, а стойки сжаты. Если стойки предварительно растянуть, а колонны сжать, образовав из каждой стойки и колонны замкнутый силовой

Железобетонные силовые полы выполняют с предварительным напряжением в одном или двух направлениях. В полах предусмотрены либо Т-образные анкерные пазы, расположенные с шагом 1 м, либо анкерные отверстия с различным видом крепления в зависимости от конструкции пола (рис. 16).

Основными недостатками ременной передачи являются; повышенные габариты (для одинаковых условий диаметры шкивов примерно в 5 раз больше диаметров зубчатых колес); некоторое непостоянство передаточного отношения, вызванное зависимостью скольжения ремня от нагрузки; повышенная нагрузка на валы и их опоры, связанная с большим предварительным натяжением ремня (увеличение нагрузки на валы в 2—3 раза по сравнению с зубчатой передачей); низкая долговечность ремней (в пределах от 1000 до 5000 ч).

Способы натяжения рем ней. Выше показано, что значение натяжения Fu ремня оказывает существенное влияние на долговечность, тяговую способность и к. п. д. передачи. Наиболее экономичными и долговечными являются передачи с малым запасом трения (с малым запасом F0). На практике большинство передач работает с переменным режимом нагрузки, а расчет передачи выполняют по .максимальной из возможных нагрузок. При этом в передачах с постоянным предварительным натяжением Fu в периоды недогрузок излишнее натяжение снижает долговечность и к. п. д, С этих позиций целесообразна конструкция передачи, у которой натяжение ремня автоматически изменяется с изменением нагрузки, т. е. отношение Fj/F0=const. Пример такой передачи показан на рис. 12.12. Здесь ременная передача сочетается с зубчатой. Шкив / установлен на качающемся рычаге 2, который является одновременно осью ведомого колеса 3 зубчатой передачи. Натяжение 2F0 ремня равно окружной силе в зацеплении зубчатой передачи, т. е. пропорционально моменту нагрузки. Преимуществом передачи является также то, что центробежные силы не влияют на тяговую способность (передача может работать при больших скоростях). Недостатки передачи: сложность конструкции и потеря свойств самопредохранения от перегрузки.

расстояниях как с постоянным, так и переменным соотношением их угловых скоростей. Ведущее и ведомое звенья таких механизмов не имеют между собой непосредственного контакта, а их относительное движение осуществляется посредством гибкого звена, которое может быть как замкнутым, так и разомкнутым. По характеру соединения гибкого звена с ведущим и ведомым звеньями рассматриваемые механизмы подразделяют на передачи трением, передачи зацеплением и передачи с жестким креплением гибкого звена к другим звеньям. В передачах трением в качестве гибкого звена используют плоские и клиновидные ремни, стальные ленты, металлические канаты, круглые ремни и шнуры. Передача состоит из ведущего / и ведомого 2 шкивов, а также замкнутого звена 3, надетого на шкивы с предварительным натяжением (рис. 20, а). Таким передачам присущи все достоинства и недостатки фрикционных механизмов непосредственного касания. Необходимым условием нормальной работы передач трением является натяжение гибкой связи, что достигается обычно при помощи натяжных роликов 4 (рис. 20, б). В передачах зацеплением гибким звеном служит либо цепь, либо перфорированная лента. Преимущества этих передач перед передачами трением соответствуют преимуществам зубчатых передач перед фрикционными. Передачи трением и зацеплением устанавливают в силовых приводах самых разнообразных машин. Нередко гибкое звено используют и в качестве рабочего органа (например, ленточные, цепные и пластинчатые конвейеры).

Принцип действия ременной передачи. В ременных передачах нагрузка передается только за счет удельных сил трения AF, которые возникают на поверхностях обхвата шкивов натянутым ремнем (см. рис. 223). В состоянии покоя ремень (рис. 223) испытывает по всей длине одинаковое натяжение S0, называемое начальным (предварительным) натяжением, и соответственно получает началь-

Винтовая пружина сжатия-растяжения имеет линейную характеристику Ob (рис. 322). Материалы таких пружин работают при расчетных нагрузках в пределах упругих деформаций. Обычно пружины устанавливают с предварительным натяжением, т. е. до нагружения пружина растяжения предварительно растянута на величину Кпр, а пружина сжатия предварительно сжата. Пружина с предварительным натяжением при воздействии на нее нагрузки, меньшей предварительной Япр, не деформируется. Она работает, т. е. дополнительно деформируется, в диапазоне нагрузок от Рпр

бочей, называют степенью предварительного натяжения. В некоторых конструкциях применяются пружины с большим предварительным натяжением: Япр = (1 -н

Обычно этот способ используют для передачи движения от электродвигателя, который устанавливают в салазках плиты — устройство периодического действия (рис. 3.69, а) или на качающейся плите — устройство постоянного действия (рис. 3.69, б), где натяжение создается силой тяжести качающейся части. На практике большинство передач работает с переменным режимом нагрузки, поэтому ремни с постоянным предварительным натяжением в период недогрузок оказываются излишне натянутыми, что ведет к резкому снижению долговечности. В этом случае целесообразно применять автоматическое натяжение ремня, при котором оно меняется в зависимости от нагрузки в результате действия реактивного момента, возникающего на статоре двигателя (рис. 3.69, в).

ведущего и ведомого шкивов (колес) и бесконечного ремня, наде-того на шкивы с предварительным натяжением. Передача движения между шкивами осуществляется за счет трения между шкивами и гибким звеном.

Рассмотрим несколько подробнее работу открытой ременной передачи (рис. 337). Чтобы сила трения между ремнем и шкивами была достаточной, ремень должен быть надет на шкивы с некоторым предварительным натяжением. При этом в поперечных сечениях ремня возникает некоторое усилие (сила предварительного натяжения) 50. Это усилие во всех поперечных сечениях ремня одинаково. Величину S0 выбирают так, чтобы для плоских ремней соответствующее напряжение в поперечных сечениях ремня (его обозначают 00) лежало в пределах 1,5ч-2,0 н/лш2. Величину S0 определяют из соотношения

Рассмотрим несколько подробнее работу открытой ременной передачи (рис. 3.55). Чтобы сила трения между ремнем и шкивами была достаточной, ремень должен быть надет на шкивы с некоторым предварительным натяжением. При этом в поперечных сечениях

Основными недостатками ременной передачи являются: невозможность выполнения малогабаритных передач (для одинаковых условий Диаметры шкивов примерно в 5 раз больше диаметра зубчатых колес); некоторое непостоянство передаточного отношения, вызванное зависимостью скольжения ремня от нагрузки; повышенная нагрузка на валы и их опоры, связанная с большим предварительным натяжением ремня (увеличение нагрузки на валы в 2—3 раза по сравнению с зубчатой передачей); низкая долговечность ремней (в пределах от 1000 до 3000 ч).