Динамические нагрузки: Динамические нагрузки — это… Что такое Динамические нагрузки?

Содержание

Нагрузки динамические статические — Энциклопедия по машиностроению XXL

Эквивалентная нагрузка динамическая статическая Рц=  [c.158]

Концентрация напряжений может существенно влиять на общую прочность бруса в случае действия динамической нагрузки. При статической нагрузке и пластичном материале ее можно в расчетах не учитывать, ограничиваясь определением основных напряжений.  [c.215]

В зависимости от характера приложения сил во времени различают нагрузки статические и динамические. Нагрузка считается статической, если она сравнительно медленно и плавно (хотя бы в течение нескольких секунд) возрастает от нуля до своего конечного значения, а затем остается неизменной. При этом можно пренебречь ускорениями деформируемых масс, а значит, и силами инерции.  [c.35]


Динамическими называются нагрузки, изменяющиеся во времени с большой скоростью (например, ударные нагрузки). Действие таких нагрузок сопровождается возникновением колебаний сооружений.
При колебании же вследствие изменения скорости колеблющихся масс возникают силы инерции, пропорциональные (по второму закону Ньютона) колеблющимся мас-са.м п ускорениям. Эти силы инерции могут во много раз превосходить те же нагрузки, приложенные статически.  [c.11]

По способу приложения силы делятся на статические и динамические. Статические нагрузки медленно возрастают от нуля до конечного значения, после достижения которого их величина не изменяется. Динамические нагрузки подразделяются на ударные и повторно-переменные, изменяющиеся с течением времени обычно по периодическому закону.  

[c.180]

На практике влияние динамической нагрузки, как правило, учитывается с помощью динамического коэффициента К ,. Для получения максимальных значений динамических напряжений и перемещений динамическая нагрузка заменяется статической, а найденные от нее напряжения [c.54]

В зависимости от характера приложения сил во времени различают нагрузки статические и динамические. Нагрузка считается статической, если она сравнительно медленно и плавно (хотя бы  [c.43]

Из анализа формул (23.19) и (23.20) видно, что при равномерно распределенных напряжениях, одинаковых во всех сечениях стержня, величина динамических напряжений зависит не только от площади F его поперечного сечения, как это имеет место в случае действия статической нагрузки в статически определимых системах, но и от длины / и модуля упругости Е материала стержня, т. е. можно сказать, что динамические напряжения в стержне при ударе зависят как от объема, так и от качества его материала. При этом чем больше объем упругого стержня, подвергающегося удару (чем больше энергоемкость стержня), тем меньше динамические напряжения.  

[c.694]

По характеру изменения во времени нагрузки разделяют на статические и динамические. Статическая нагрузка прикладывается к телу в течение большого промежутка времени так, что ускорениями точек тела (следовательно, и возникающими силами инерции) можно пренебречь.

Динамическая нагрузка меняет свою величину и положение (движущаяся нагрузка) в сравнительно короткий промежуток времени.  [c.6]


Какая нагрузка называется статической, какая — динамической  [c.8]

При статическом действии силы оба бруса равнопрочны, так как наибольшие напряжения (при расчете без учета концентрации напряжений) в каждом из них а = Р1Р. При ударном же действии нагрузки динамический коэффициент, по приближенной формуле (14.16), для первого бруса  

[c.518]

Большое значение для поведения материалов под действием механической нагрузки может иметь характер приложения нагрузки. Различают статическую — плавно возрастающую — нагрузку и динамическую — прилагаемую внезапно, в виде рывка или удара.-Хрупкие материалы сравнительно легко разрушаются под действием динамических нагрузок, хотя многие из них обладают большой прочностью по отношению к статическим нагрузкам. Пластичные материалы в ряде случаев постепенно увеличивают деформацию при длительном приложении сравнительно небольшой статической нагрузки, это называется текучестью иод нагрузкой.

Например, свободно подвешенный образец полиизобутилена даже при нормальной температуре в течение нескольких часов может заметно деформироваться под действием собственного веса.  [c.149]

По характеру действия нагрузки делятся на статические и динамические. Статической нагрузкой будем называть нагрузку, возрастающую медленно от нуля до некоторого определенного максимального значения и далее остающуюся постоянной или меняющуюся очень незначительно.  [c.14]

Примером статической нагрузки или статического действия нагрузки является действие висящего на цепи груза. Это действие остается статическим, если груз будет подниматься цепью с постоянной скоростью, т. е. с ускорением, равным нулю. Но тот же груз, поднимаемый цепью с ускорением, будет действовать на цепь динамически. Для расчета цепи в этом случае мы должны учесть не только вес груза, но и силу инерции груза. Эта сила инерции может быть значительно больше, чем вес самого груза.  

[c. 337]

Нагрузка динамическая 8 — 1021 — Нагрузка дополнительная 8 — 1020 —Нагрузка от сил тяжести 8 — 1020 — Приводы индивидуальные 8 — 1022 — Статический момент 8—1021 — Усилия 8— 1020 —Шаг 8—1020  [c.245]

Нагрузки статические и динамические. Статическое нагружение конструкции характеризуется постепенным нарастанием нагрузки до ее конечного значения. При этом силами инерции без ущерба для точности расчета можно пренебречь.  

[c.16]

В зависимости от изменения во времени нагрузки подразделяются на статические и динамические. Статические нагрузки, а следовательно и статическое нагружение, характеризуются малой скоростью изменения своей величины, А динамические нагрузки изменяются во времени с большими скоростями, например при ударном нагружении.  [c.25]

Модели нагружения. Эти модели содержат схематизацию внешних нагрузок по координатам, времени, а также по воздействию внешних полей и сред. Силовые нагрузки, действующие на конструкции, можно разделить на три группы 1) объемные или массовые силы 2) поверхностные силы 3) сосредоточенные силы.

Объемные нагрузки действуют на каждую частицу внутри тела. К таким нагрузкам относятся собственный вес конструкции, силы инерции, силы магнитного притяжения и т.п. Поверхностные нагрузки распределены по значительным участкам и являются результатом взаимодействия различных конструктивных элементов одного с другим или с другими физическими объектами (например, давление жидкости или газа на стенки сосуда, давление ветра на оболочку градирни и т.п.). Если силы действуют на небольшую поверхность конструкции, то их можно рассматривать как сосредоточенные нагрузки, условно приложенные в одной точке. По характеру действия нагрузки можно разделить на статические и динамические. Статическая нагрузка возрастает от нуля до своего номинального значения и остается постоянной во время эксплуатации конструкции. Переменное, или динамическое, нагружение — нагружение, изменяющееся во времени. Часто встречающимся видом переменного нагружения являются циклические нагрузки, характеризующиеся периодическим изменением значения и/или знака.
Модели нагружения должны учитывать воздействие полей и сред. Наиболее существенным является воздействие температурного поля. Изменение температуры элементов конструкций вызывает температурные деформации. Если они не удовлетворяют уравнениям совместности деформаций, то в элементах конструкций возникают температурные напряжения, значения которых часто оказываются соизмеримы со значениями напряжений, возникающих от воздействия внешних сил. Кроме того, изменение температуры влияет на механические характеристики конструкционных материалов. В некоторых случаях приходится учитывать влияние нейтронного облучения, электромагнитного поля, воздействие коррозионных сред.  
[c.401]


Нагрузки. На статическую прочность валы рассчитывают по наибольшей кратковременной нагрузке, повторяемость которой настолько мала, что не может вызвать усталостного разрушения. При назначении ее расчетной величины исходят из наиболее тяжелых реально возможных условий работы машины, учитывая при этом динамические и ударные нагрузки.
[c.102]

Под жаропрочностью понимают свойство металлов при высоких температурах сопротивляться деформации и разрушению при действии приложенных напряжений [4]. Как и обычная прочность, жаропрочность должна быть обеспечена в условиях самых разнообразных схем напряженного состояния, обусловленных эксплуатацией котельного оборудования статического приложения растягивающей или изгибающей нагрузки, динамического воздействия внешних сил, приложения перемещенной нагрузки и т. д. Жаропрочность котельных материалов оценивают по результатам длительные испытаний на растяжение или изгиб при высоких температурах. Основными характеристиками жаропрочности являются предел ползучести и предел длительной прочности. Жаропрочность зависит от химического состава и структуры. Структура, в свою очередь, зависит от технологии изготовления детали и обработки.  

[c.45]

Под словами увеличить работоспособность подразумевается и повышение предела усталости, и увеличение критической силы, то есть именно несущей способности стержня по отношению к нагрузке, как статической, так и динамической (знакопеременной).[c.108]

Нагрузка на режущие инструменты в зависимости от рабочего процесса может носить статический или динамический характер. Так, например, при непрерывной обработке резанием, при токарной обработке высокопрочных материалов нагрузка имеет статический характер. В прерывистых операциях резания, например при чистовом фрезеровании, долблении или при использовании дисковой фрезы, нагрузка на инструмент имеет динамический характер. Кроме того, нагрузка циклически изменяется, повторяется, что вызывает усталость. Очень опасными для инструмента являются также быстро изменяющиеся, повторяющиеся сложные нагрузки, порождаемые вибрацией.  [c.20]

Можно показать, что дополнительный динамический прогиб, вызываемый выбоиной, пропорционален о и зависит от величины отношения TJT, где Т—период вертикальных колебаний колеса, возникающих под воздействием на него рельса как пружины, а Tj—время, в течение которого колесо проходит выбоину. Наибольший дополнительный прогиб, равный 1,47 S, получается при скорости, соответствующей Т 1Т=2/3. Отсюда можно заключить, что дополнительное динамическое давление, являющееся результатом выбоины, равно приблизительно нагрузке, производящей статический прогиб рельса, равный 1,5 3. Мы видим, что сравнительно малая выбоина производит при определенных скоростях весьма заметный динамический эффект.  [c.519]

Эквивалентная нагрузка динамическая Р = Х . статическая  [c.138]

Эквивалентная нагрузка динамическая P==V.F статическая Рц= г  [c.141]

Эквивалентная нагрузка динамическая Р статическая Р = Р .  [c.149]

Эквивалентная нагрузка динамическая Я статическая Р. 0= —  [c.149]

Эквивалентная нагрузка динамическая P = VF , статическая Р(,  [c.158]

Степень использования грузоподъемности вагонов характеризуется его нагрузкой. Различают два вида нагрузок, а именно нагрузку статическую и нагрузку динамическую. Статическая нагрузка является показателем, характеризующим качество использования грузоподъеме10сти вагонов при его погрузке, и выражается числом тонн груза, приходящегося в среднем на один вагон. Динамическая нагрузка в отличие от статической характеризует степень использования грузоподъемности вагона с учетом расстояния пробега вагона и определяется как частное от деления выполненных тонно-километров на вагоно-километры пробега и выражается количеством тонн груза, приходящегося на вагон на всем пути следования.  [c.350]

Эквивалентная нагрузка динамическая статическая Ро- Р г+УоРа-  [c.101]

Внешние силы могут быть классифицированы и по другому признаку — по характеру изменения силы в процессе ее приложения. Если сила изменяется очень медленно и возникающие в процессе приложения силы ускорения точек тела очень малы, а следовательно, малы и соответствующие им силы инерции (намного меньше других сил), то ими можно пренебречь и считать, что нагрузка прикладывается статически. Примером является приложение снеговой нагрузки к крыше здания. Другим примером может служить приложение веса кирпичной стены к фундаменту в процессе постепенного ее возведения. Если же ускорения точек тела таковы, что соответствующие им силы инерции не малы по сравнению с остальными, то такое действие называется динамическим. Если ускорения, возникающие в процессе приложения внешней силы, могу быть определены, то можно считать известными и соответствующие им силы инерции. Примером такого случая является подъем кабины лифта. В тех случаях, когда конечное изменение внешней силы и конечное изменение скорости тела, передающего силу, происходит в очень короткий промежуток времени, динамическая нагрузка называется ударной. Обычно про-должителыюсть удара неизвестна, неизвестными оказываются и ускорения. Силы инерции в этом случае можно определить косвенно из энергетических соображений, не выражая их явно через ускорения. Примером ударной является нагрузка, передаваемая молотом на сваю в процессе ее забивки.  [c.25]


Важно отметить что жаропрочные материалы работают при раз личных схемах нагружения статических растягивающих, изгибающих или скручивающих нагрузках динамических переменных нагрузках раз личнон частоты и амплитуды термических нагрузках вследствие изме нении температуры динамическом воздействии скоростных газовых по токов на поверхность  [c. 292]

Испытания при повторно-переменной на1рузке. При этом нагрузка прилагается статически или динамически многократно, чаще всего в условйях изгиба или кручения (реже сжатия или растяжения).  [c.12]

Томас Юнг первый показал (см. стр. 116), насколько значительным может быть динамический эффект нагрузки. Понселе, побуждаемый к тому современной ему практикой проектирования висячих мостов, входит в более подробное изучение динамического действия. Пользуясь диаграммами своих испытаний, он показывает, что до предела упругости железный брус способен поглотить лишь малую долю кинетической энергии и что в условиях удара легко могут быть вызваны остаточные деформацип. Для элементов конструкций, подвергающихся ударам, он рекомендует применять сварочное железо, дающее при испытаниях на растяжение сравнительно большое удлинение и способное поглотить, не разрушаясь, большее количество кинетической энергии. Понселе доказывает аналитически, что внезапно приложенная нагрузка вызывает вдвое большее напряжение, чем та же самая нагрузка, приложенная статически (с постепенным возрастанием до полной величины). Он исследует влияние продольного удара на брус и вызываемые таким ударом продольные колебания. Он показывает также, что если пульсирующая сила действует на нагруженный брус, то амплитуда возникающих при этом вынужденных колебаний может значительно возрастать в условиях резонанса, п этим объясняет, почему маршировка солдат по висячему мосту может оказаться опасной. Мы находим у него любопытное истолкование экспериментов Савара по продольным колебаниям стержней и обоснование того факта, что большие амплитуды и большие напряжения могут быть вызваны малыми силами трений, действующими по поверхности.  [c.110]

В первой главе (п. 1.1.3) в качестве критерия, разделяющего нагрузки на статические и динамические, названа существенность инерционных сил деформационного движения тела. Если тело закреплено так, что у него нет степеней свободы, то его точки способны совершать движение только вследствие его деформаций. В практике часты случаи, когда деформационное движение является лигаь частью общего движения тела (самолет, автомобиль, детали кривошипно-гнатунного и других механизмов и т. п.). Поэтому прежде всего возникает необходимость разделения общего движения на движение как жесткого тела и деформационное движение. Примеры такого разделения даны в 14.1. А в 14.2-14.5 как пример динамического нагружения рассмотрено поведение упругих систем при ударном нагружении.  [c.445]

Типы 2000 и 32000 —см. эскизы соохветственяо к табл. 35 и 36. Эквивалентная нагрузка динамическая Р = У.Р , статическая Рд  [c.143]


Влияние конструктивных и технологических параметров на динамические нагрузки в элементах планетарной мельницы с ременным приводом


Please use this identifier to cite or link to this item: https://elib.belstu.by/handle/123456789/24057

Title: Влияние конструктивных и технологических параметров на динамические нагрузки в элементах планетарной мельницы с ременным приводом
Authors: Вайтехович, Петр Евгеньевич
Хвесько, Геннадий Михайлович
Боровский, Денис Николаевич
Ильяшенко, Егор Олегович
Keywords: планетарная мельница
загрузка мельницы
объем барабана
ременной привод
зубчатый привод
динамические нагрузки
Issue Date: 2017
Citation: Влияние конструктивных и технологических параметров на динамические нагрузки в элементах планетарной мельницы с ременным приводом / П. Е. Вайтехович [и др.] // Механика машин, механизмов и материалов. — 2017. — № 4 (41). — С. 43-48.
Abstract: Рассмотрены вопросы, связанные с определением динамических нагрузок, возникающих в подвижных узлах планетарной мельницы с ременным приводом. Проведен анализ влияния конструктивных и технологических параметров на их величину. Для проведения исследования была выбрана горизонтальная планетарная мельница, так как она обладает большим потенциалом для организации замкнутого цикла измельчения при непрерывной загрузке и выгрузке материала. Была составлена расчетная схема, анализ которой показал, что задачу можно решать в одной плоскости. Так как на характер движения загрузки в помольных барабанах планетарной мельницы большое влияние оказывают геометрические параметры отдельных узлов агрегата, были выведены геометрические критерии, отражающие соотношение между этими параметрами. В ходе силового расчета привода планетарной мельницы были определены инерционные силы, оказывающие существенное влияние на движение. С учетом ранее определенных сил составлялись уравнения кинетостатики. Из этих уравнений были получены выражения для определения конечной искомой величины — реакции на оси барабана. Апробация методики расчета этой реакции проводилась на планетарной мельнице с размерами реального промышленного объекта. Входе исследования варьировались такие параметры, как угловая скорость водила, соотношение геометрических параметров и степень загрузки барабанов. Изменения искомых параметров анализировались на протяжении одного полного оборота водила. В результате проведенного исследования был получен ряд зависимостей. Произведя оценку полученных результатов можно отметить, что изменение опорной реакции происходит по косинусоидальному закону в небольшом диапазоне. Также установлено, что увеличение угловой скорости и коэффициента загрузки приводит к значительному повышению динамических нагрузок. Кроме того, исследовалось влияние соотношения размеров отдельных узлов агрегата на величину динамических нагрузок. Общим итогом работы является разработка метода расчета динамических нагрузок на опорные узлы планетарной мельницы с учетом влияния максимального количества параметров.
URI: https://elib.belstu.by/handle/123456789/24057
Appears in Collections:Статьи в республиканских изданиях

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.

Сопромат. Прочность и жесткость при динамических нагрузках.

Сопротивление материалов

Прочность и жесткость при динамических нагрузках



Сопротивление усталости материалов

Динамические нагрузки подразделяются на повторно-переменные, ударные, внезапно приложенные и инерционные.
На этой страничке рассматриваются повторно-переменные нагрузки, которые вызывают в деталях машин периодически изменяющиеся напряжения и деформации. Сопротивление деталей действию таких нагрузок существенно отличается от их сопротивления при статическом нагружении.

Повторно-переменным нагрузкам подвергаются, например, вращающиеся оси, валы, зубчатые колеса и т. п. При вращении вала одни и те же волокна оказываются то в растянутой, то в сжатой зоне, т. е. подвергаются деформациям растяжения-сжатия.

Анализ поломок деталей машин показывает, что материалы длительное время подвергавшиеся действию переменных нагрузок, могут разрушаться при напряжениях более низких, чем предел прочности и даже предел текучести. Разрушение при этом происходит вследствие усталости материала.

Усталостью, согласно ГОСТ 23207-78 «Сопротивление усталости. Основные термины, определения и обозначения», называется процесс постепенного накопления повреждений материала под действием переменных напряжений, приводящий к изменению свойств, образованию трещин, их развитию и разрушению.

Причины усталостного разрушения заключаются в появлении микротрещин из-за неоднородности строения материала, следов механической обработки и повреждений поверхности детали (волосовины, раковины, газовые и шлаковые включения, следы резца или шлифовального камня и т. п.), а также в результате концентрации напряжений.

Способность материалов противостоять усталости называется сопротивлением усталости. Изучение этого вопроса имеет очень большое значение, поскольку такие ответственные детали, как валы, поршневые пальцы, оси железнодорожных вагонов и многие другие выходят из строя в результате усталости.

При изучении явления усталости материалов введены различные понятия, которые имеют стандартные определения.

Циклом напряжений называется совокупность всех значений напряжений за период их изменения.
Периодом цикла Т называется продолжительность одного цикла.
Цикл напряжений характеризуется следующими параметрами:
максимальное напряжение   σmax;
минимальное напряжение   σmin;
среднее напряжение   σm = 1/2 (σmax + σmin);
амплитуда цикла   σа = 1/2 (σmax — σmin);
коэффициент асимметрии цикла   Rσ = σmax / σmin).

Циклы, имеющие одинаковый коэффициент асимметрии, называются подобными.

В случае равенства σmax и σmin по абсолютной величине имеем симметричный цикл напряжений, при котором σm = 0, σа = ±σ, Rσ = -1. Если представить график симметричного цикла в виде синусоиды, то нулевая ордината делит этот график на две симметричные половины.

Если синусоида асимметричного цикла принимает только положительные (или только отрицательные) значения по оси ординат, и касается ординатного нуля, такой цикл называют отнулевым. При отнулевом цикле Rσ = 0, поскольку σmin = 0 (или σmax = 0)

В случае действия касательных напряжений необходимо в обозначениях и формулах заменить σ на τ.

Число циклов напряжений до начала усталостного разрушения называется циклической долговечностью и обозначается N.
Максимальное по абсолютному значению напряжение цикла, при котором материал может сопротивляться усталости при заданной циклической долговечности, называется пределом выносливости. Предел выносливости для нормальных напряжений при симметричном цикле обозначают σ-1, при отнулевом цикле – σ0, при цикле с коэффициентом асимметрии Rσ – σR.

Для определения предела выносливости производят испытания образцов на усталость на специальных машинах. Наибольшее распространение имеют испытания на усталость при изгибе и симметричном цикле напряжений. Предварительно устанавливаемая наибольшая продолжительность испытаний называется базой испытаний, обычно задаваемая числом циклов, обозначаемым N0. Так, например, для стали N0 = 5 млн. циклов.

Для испытаний на усталость изготавливают серию одинаковых, тщательно отполированных образцов, имеющих в рабочей части цилиндрическую форму диаметром 5. ..10 мм. Образцы доводят до разрушения при различной нагрузке и напряжениях, устанавливая при этом циклическую долговечность образца.
По полученным данным строят кривую усталости. На кривой усталости имеется участок, стремящийся к горизонтальной асимптоте. Ордината этой асимптоты и дает значение предела выносливости σR.

Экспериментально установлено, что при любом асимметричном цикле предел выносливости для того же материала будет выше, чем при симметричном цикле. Это означает, что симметричный цикл является наиболее опасным.

При расчетах деталей, не предназначенных для длительной эксплуатации, вместо предела выносливости учитывается предел ограниченной выносливости σRN — максимальное по абсолютному значению напряжение цикла, соответствующее задаваемой циклической долговечности N.

***



Факторы, влияющие на предел выносливости

Предел выносливости конкретной детали конструкции зависит от ряда факторов, главные из которых – концентрация напряжений, масштабный фактор (размеры детали) и состояние поверхности детали (шероховатость и поверхностное упрочнение).

Влияние концентрации напряжений

Концентрацией напряжений называется повышение напряжений в местах изменений формы или нарушений сплошности материала. Напряжения, вычисленные по формулам сопротивления материалов без учета концентрации, называются номинальными напряжениями.

Резкое изменение формы или площади поперечного сечения деталей (наличие выточек, галтелей, отверстий, канавок, надрезов и т. п.) приводит к неравномерному распределению напряжений, т. е. вызывает концентрацию напряжений в такой зоне. Причина, вызывающая концентрацию напряжений (отверстие в детали, шпоночный паз и т. п.), называется концентратором напряжений.

Концентрация напряжений чаще всего имеет местный характер, и по мере удаления от концентратора напряжение быстро падает до номинального значения. По этой причине возросшие в районе концентраторов напряжения обычно называют местными напряжениями.

С количественной стороны концентрацию напряжений характеризует теоретический коэффициент концентрации напряжений Кт, который определяют, как отношение величины максимальных местных напряжений к номинальным:

Ктσ = σmax / σ.

В случае концентрации касательных напряжений по аналогии принимают Ктτ = τmax / τ.

Концентрация напряжений по-разному влияет на прочность пластичных и хрупких материалов. Существенное значение при этом имеет и характер нагрузки. Если взять пластичный материал, нагруженный статически, то при увеличении нагрузки рост наибольших местных напряжений при достижении предела текучести приостанавливается из-за местной текучести материала, и произойдет выравнивание напряжений по всему сечению. Отсюда можно сделать вывод, что при статической нагрузке пластичные материалы малочувствительны к концентрации напряжений.

При нагрузках быстро изменяющихся во времени, выравнивание напряжений произойти не успевает, поэтому концентрацию напряжений необходимо учитывать и для пластичных материалов.

Теоретический коэффициент концентрации Кт отражает влияние концентратора напряжений в условиях, далеких от разрушения детали, поэтому введено понятие эффективного коэффициента концентрации напряжений Кσ или Кτ.
Эффективным коэффициентом концентрации напряжений называется отношение предела выносливости σ-1 образца без концентрации напряжений к пределу выносливости σ-1к образцов с концентрацией напряжений, имеющих такие же абсолютные размеры, как и гладкие образцы.

Кσ = σ-1 / σ-1к    и    Кτ = τ-1 / τ-1к.

Сравнение показывает, что эффективный коэффициент концентрации всегда меньше теоретического.

Влияние абсолютных размеров детали

На основании опытов установлено, что предел выносливости зависит от абсолютных размеров поперечного сечения образца: с увеличением размеров сечения предел выносливости уменьшается. Эта закономерность объясняется тем, что с увеличением объема материала возрастает вероятность наличия в нем неоднородностей строения и нарушений сплошности, что приводит к появлению очагов концентрации напряжений.

Влияние абсолютных размеров детали учитывается введением в расчетные формулы соответствующего коэффициента.
Коэффициентом влияния абсолютных размеров поперечного сечения Кd называется отношение предела выносливости образцов диаметра d к пределу выносливости образцов стандартных размеров:

Кd = σ-1d / σ-1.

Так, для стальных валов Кd принимают равным 0,52….0,95.

Влияние состояния поверхности детали

На предел выносливости влияют шероховатость поверхности детали и поверхностное упрочнение.

С увеличением шероховатости поверхности предел выносливости снижается из-за появления микроочагов разрушений — микрораковин, микровпадин, микротрещин и т. п. Влияние шероховатости на предел выносливости учитывается введением коэффициента влияния шероховатости поверхности.

Коэффициентом влияния шероховатости поверхности КF называется отношение предела выносливости образца с данной шероховатостью поверхности к пределу выносливости стандартного гладкого образца такого же размера.

Для повышения сопротивляемости усталости широко применяются различные способы упрочнения поверхностей деталей, например поверхностная закалка, химико-термическая обработка, обкатка роликами, дробеструйная обработка и т. п. Отношение предела выносливости упрочненных образцов к пределу выносливости неупрочноенных образцов называется коэффициентом влияния поверхностного упрочнения и обозначается Кv. Обычно Кv = 1,1…2,8.

Общий коэффициент снижения предела выносливости обозначается К и определяется по формуле:

К = [(Кσ / Кd) + (1/ КF) – 1] / Кv.

***

Расчеты при динамических нагрузках


Главная страница


Дистанционное образование

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Виды нагрузок или в чем сила, сопромат?

Нагрузками — внешними силами — занимается теоретическая механика, а напряжения — внутренние силы — удел теории сопротивления материалов и различных теорий упругости. Впрочем, как я уже говорил, деление сил на внешние и внутренние достаточно условно. Как в исследуемом материале возникают напряжения, как они распределены по длине, ширине и высоте элемента, куда направлены и чему равны — отдельная большая тема, нас же в данном случае интересует, откуда берутся внешние нагрузки, эти самые внутренние напряжения вызывающие.

Нагрузками, наиболее часто рассматриваемыми при расчете строительных конструкций, являются массы тел (причем далеко не всегда только физическая масса, а иногда еще и инерционная, но об этом чуть позже) и разница давлений. Но это далеко не все, что можно сказать о нагрузках.

В теоретической механике и сопромате принято различать нагрузки, действующие на рассчитываемые конструкции или элементы конструкций, по различным признакам. Одним из таких признаков является время действия нагрузки. По времени действия нагрузки делятся на постоянные и временные:

Постоянные нагрузки

Нагрузки, действующие на конструкцию в течение всего времени эксплуатации конструкции, будь то одна секунда или одно тысячелетие.

Как правило к постоянным нагрузкам относится только нагрузка от собственного веса конструкции. Например, для ленточного фундамента постоянной нагрузкой будет собственный вес всех элементов здания, а для фермы перекрытия — собственный вес верхнего и нижнего пояса, стоек, раскосов и соединительных элементов. При этом для каменных или железобетонных элементов нагрузка от собственного веса может составлять больше половины от расчетной нагрузки, а при расчете фундамента и все 90%, а для металлических и деревянных конструкций покрытий и перекрытий нагрузка от собственного веса как правило не превышает 3-10%.

Временные нагрузки

Это все остальные нагрузки, действующие на конструкцию.

В свою очередь временные нагрузки принято разделять на длительные и кратковременные:

Длительные нагрузки

Нагрузки — время действия которых значительно больше времени, в течение которого в конструкции происходят деформации под действием этих нагрузок.

Дело в том, что любое тело, в том числе и человеческое, под действием нагрузок деформируется, т.е. изменяются геометрические параметры тела, такие как длина, ширина, высота, прямолинейность осей и др., а это может непосредственно влиять на работу рассматриваемого элемента. Например, когда при расчете на прочность (расчет по 1 группе предельных состояний) мы составляем уравнения равновесия для балки, рассматриваемой, как прямолинейный стержень, то влияние деформаций мы при этом не учитываем. Учет деформаций ведется при расчете по 2 группе предельных состояний. Так вот, деформация любого тела — процесс не мгновенный. Проще говоря, на то чтобы материал деформировался — нужно время и чем больше инерционная масса рассматриваемого элемента, тем больше времени на деформацию нужно. Например, для легкого материала, например корабельного паруса из мешковины, порыв ветра может рассматриваться как длительная нагрузка, а вот для каменной стены толщиной в 1 метр тот же порыв ветра может рассматриваться как кратковременная нагрузка.  Поэтому деление на длительные и кратковременные нагрузки является достаточно условным и зависит от инерционной массы рассматриваемого материала. А кроме того при этом следует учитывать и другие факторы, влияющие на время развития деформаций. Например, время деформации проседающих или пучинистых грунтов может измеряться неделями и даже месяцами, потому нагрузка от снега, лежащего несколько дней на кровле здания, при расчете фундамента может рассматриваться как кратковременная. А вот при расчете кровельного покрытия эта же нагрузку следует рассматривать как длительную.

Кратковременные нагрузки

Нагрузки — время действия которых сопоставимо со временем, в течение которого конструкция деформируется под действием этих нагрузок.

Но в данном случае для описания кратковременной нагрузки только времени действия недостаточно, потому как, если вы аккуратно поставите на 1 секунду мешок с цементом на пол — это одна нагрузка, а если вы тот же мешок с цементом уроните на пол с высоты 1 метр, при этом время контакта мешка с полом будет составлять все ту же 1 секунду, но это будет уже совсем другая нагрузка.

Для более точного определения нагрузки дополнительно разделяются на статические и динамические.

Статические нагрузки

Условно говоря, это силы, приложенные с минимальным ускорением или с ускорением, стремящимся к нулю.

Таким образом действие инерционной силы при столь малых ускорениях стремится к нулю и расчет ведется только на действие силы от физической массы. Или так: При воздействии статических нагрузок происходит относительно медленное нарастание деформаций, и потому инерционными массами отдельных элементов конструкции, перемещающихся в процессе деформации, можно пренебречь, так как ускорения таких перемещений являются незначительными. В результате этого равновесие между внешними и внутренними силами в любой момент действия статической нагрузки остается как бы неизменным.

К статическим относятся постоянные и длительные нагрузки, иногда кратковременные нагрузки.

Динамические нагрузки

Это нагрузки, изменяющиеся не только во времени, но и в пространстве.

Для динамических нагрузок характерна относительно большая скорость приложения, что требует при расчетах учитывать инерционную массу как объекта, создающего нагрузку, так и элемента, подвергающегося воздействию нагрузки. Другими словами, следует учитывать характер движения объекта создающего нагрузку, а также то, что инерционные массы элементов конструкции, подвергающиеся воздействию динамической нагрузки, перемещаются с ускорением и влияют на напряженно-деформированное состояние элементов. Чтобы учесть это влияние, в уравнения статического равновесия к внешним и внутренним силам добавляются силы инерции на основании принципа Даламбера. Добавление инерционных сил позволяет рассматривать любую движущуюся систему как находящуюся в состоянии статического равновесия в любой момент времени. Таким образом динамические нагрузки вызывают в материале исследуемого элемента конструкции динамические напряжения и поведение материала при этом оказывается отличным от поведения при статических напряжениях.

В свою очередь динамические нагрузки в зависимости от характера движения бывают также нескольких видов. Для строительных конструкций наиболее важными являются подвижные и ударные нагрузки:

Подвижные нагрузки

Это нагрузки возникающие в результате перемещения некоего объекта по поверхности исследуемой конструкции (вдоль рассматриваемой оси элемента).

Например, автомобиль, проезжающий по мосту, создает подвижную нагрузку на элементы моста. При этом подвижная нагрузка будет зависеть не только от массы автомобиля, но и от его скорости и траектории движения. Например, при движении по окружности центробежная сила будет тем больше, чем больше скорость движения, потому улететь в кювет на плохой дороге на большой скорости — пара пустяков.

Ударные нагрузки

Это нагрузки, возникающие в момент соприкосновения перемещающегося объекта с поверхностью исследуемой конструкции (вдоль или поперек рассматриваемой оси элемента). 

Однако и это еще не все варианты классификации нагрузок. По площади приложения нагрузки делятся на сосредоточенные и распределенные.

Сосредоточенные нагрузки

Это силы, площадь приложения которых пренебрежимо мала по сравнению с площадью рассчитываемой конструкции.

Можно сказать, что сосредоточенная нагрузка — это и есть сила, действующая на конструкцию. При этом площадь действия силы не учитывается, а потому измеряется сосредоточенная нагрузка в килограммах или Ньютонах.

Распределенные нагрузки

Это все остальные нагрузки, т.е. силы, распределяющиеся по длине и ширине элемента.

Разнообразие распределенных нагрузок поистине не поддается описанию. Распределенные нагрузки могут равномерно и неравномерно распределенными, равномерно и неравномерно изменяющимися по длине или ширине, при этом характер изменения нагрузки может описываться уравнением параболы, синусоиды, окружности, овала и любым другим уравнением.

А самое примечательное во всем этом то, что один и тот же человек в зависимости от ситуации может рассматриваться и как сосредоточенная нагрузка и как распределенная, и как статическая и как динамическая и только постоянной нагрузкой человек быть не может.

В целом все это выглядит не совсем понятно, однако ничего страшного в этом нет, как говорится, лучше один раз рассчитать конструкцию, чем 100 раз прочитать, как это делается. Примеров расчета на сайте хватает. А кроме того, понимание основ сопромата позволяет в большинстве случаев определять нагрузки так, чтобы максимально упростить расчет.

Виды и классификация нагрузок. Статические и динамические нагрузки.

Воздействия, испытываемые стойкой от согнувшей ее руки (см. рис. 42), доской от груза (см. рис. 44), цилиндрическим стерж­нем болта при навинчивании гайки гаечным ключом (см. рис. 45) и т. д., представляют собой внешние силы или нагрузки. Силы, возникающие в местах закрепления стойки и опирания доски, называются реакциями.

Рис. 42

Рис. 44

Рис. 45

По способу приложения нагрузки делятся на сосредоточенные и распре­деленные (рис. 49).

Виды и классификация нагрузок:

Сосредоточенные нагрузки передают свое действие через,очень малые площади. Примерами таких нагрузок могут служить давление колес железнодорожного вагона на рельсы, давление тележки тали на монорельс и т. д.

Распределенные нагрузки действуют на сравнительно большой площади. Например, вес станка передается через станину на всю площадь соприкосновения с фундаментом.

По продолжительности действия принято различать постоянные и переменные нагрузки. Примером постоянной нагрузки может слу­жить давление подшипника скольжения — опоры валов и осей — и его соб­ственный вес на кронштейн.

Переменной нагрузке подвержены в основном детали механизмов пери­одического действия. Одним из таких механизмов служит зубчатая переда­ча, у которой зубья в зоне контакта смежных пар зубчатых колес испыты­вают переменную нагрузку.

По характеру действия нагрузки могут быть статическими и динамическими. Статические нагрузки почти не изменяются в тече­ние всего времени работы конструкции (например, давление ферм на опо­ры).

Динамические нагрузки действуют непродолжительное время. Их воз­никновение связано в большинстве случаев с наличием значительных уско­рений и сил инерции.

Динамические нагрузки испытывают детали машин ударного действия, таких, как прессы, молоты и т. д. Детали кривошипно-шатунных механиз­мов также испытывают во время работы значительные динамические на­грузки от изменения величины и направления скоростей, то есть наличия ускорений.

Нагрузки динамические — Справочник химика 21

    Временная зависимость прочности при статической нагрузке называется статической усталостью материала, временная зависимость прочности при динамической нагрузке — динамической усталостью материала. Часто оба эти явления называют утомлением материала. Явления статической и динамической усталости наблюдаются при деформации металлов, силикатных стекол, пластических масс, волокон, резин и других материалов, в связи е чем было введено понятие долговечности.[c.192]
Рис. 116. График удельной паровой нагрузки динамического конденсатора
    Например, в состоянии покоя на шину заднего колеса автомобиля ЗИЛ-164 действует статическая вертикальная нагрузка от веса автомобиля —1,5 тс. При движении по дорогам с плохим покрытием нагрузка (динамическая) иногда возрастает до 4—5 тс и более. Передавая на дорогу вес автомобиля и тяговые усилия, ведущие колеса нагружают шины касательными и нормальными (вертикальными) нагрузками. Деформация (прогиб) от вертикальной нагрузки у неподвижного автомобиля составляет примерно 30—40 мм. В пути по плохой дороге эта величина может вырасти до 60—100 мм. [c.29]

    Статические испытания, осуществляемые на разрывной машине по ГОСТ 6769—53 и ГОСТ 12255—66 заключаются в определении усилия, необходимого для расслоения испытуемой пары материалов. По ГОСТ 12255—66 испытание производят на разрывных машинах с безынерционным сило-измерителем, что обеспечивает более точное определение нагрузки. Динамические испытания выполняют на машине МРС-2 в условиях многократного сжатия, а также на бре-керной машине в условиях многократного сдвига при статическом сжатии. При этом определяется число циклов деформаций, которые выдерживает образец по стыку испытуемой пары материалов. Вид и частоту деформаций выбирают в зависимости от деформационных режимов эксплуатации изделий. [c.163]

    Время от момента приложения силы до момента разрыва называется долговечностью материала. Временная зависимость прочности при статической нагрузке называется статической усталостью материала, временная зависимость прочности при динамической нагрузке — динамической усталостью материала. Часто оба эти явления называют утомлением материала. [c.219]

    При установке металлоконструкций на эллиптическом днище, оно проверяется на прочность с учетом металлоконструкции. При проектировании. металлоконструкции учитываются нагрузки от аппаратуры, трубопроводов, температурных компенсаций, ветровой нагрузки, динамических усилий и собственного веса во время эксплуатации и гфи монтаже. Для изготовления металлоконструкций применяются стали соответствующих классов. [c.229]

    По той же причине при периодически повторяющейся нагрузке (динамический режим) влияние повышения частоты эквивалентно эффекту снижения температуры. Например, при переходе от статического режима к частоте 100—1000 циклов в 1 мин резина с морозостойкостью —50°С может оказаться хрупкой уже при —20 С. [c.387]

    При распределенных нагрузках динамический прогиб используется только для подсчета коэффициента упругости вала. Его абсолютное значение изменяется в зависимости от числа оборотов, как видно из уравнения 15. 4) и фиг. 15. 2, а коэффициент вала К и критическое число оборотов имеют постоянные значения. [c.337]


    Различают нагрузку статическую и нагрузку динамическую. [c.355]

    Раму рассчитывают на динамические и статические нагрузки. Динамический расчет заключается в определении амплитуд вынужденных колебаний. Расчет на прочность сводится к подбору арматуры для принятых сечений. В целях уменьшения амплитуд колебаний и исключения передачи этих колебаний на расстояние, а также снижения шума опорную раму компрес- [c.150]

    Для реакторов с мешалками, работающих при переменной нагрузке, динамические свойства будут сильно зависеть от того, изменяются ли в реакторе величина загрузки и удерживающая способность или они поддерживаются постоянными. Экспоненциальное выражение для динамической характеристики процесса перемешивания [c.298]

    Для выявления причин, вызывающих нагрузки динамического характера в аппаратах и трубопроводах, необходимо установить  [c.979]

    Однако все изложенное справедливо лишь в такой мере, в какой правильна сама статическая модель. Между тем, при сколько-нибудь значительных тепловых нагрузках динамические воздействия начинают проявляться весьма ощутимо, а в процессах высокой интенсивности они играют доминирующую роль. Неудовлетворительность статической модели в этих условиях проявляется с очевидностью и не только через ошибочность численных результатов (например, при определении отрывного диаметра). Важнее, что становятся неправильными основные физические представления. Так, гравитационные силы, имеющие решающее значение для всей статической картины, вообще теряют влияние. [c.311]

    Ломающиеся мембраны при срабатывании ломаются и поэтому они выполняются из хрупких материалов (чугуна, графита, стекла и т.п.). Они чувствительно реагируют на нагрузки динамического характера, являются малоинерционными. [c.89]

    При движении машины в результате толчков и ударов на шину действует динамическая нагрузка. Динамическая нагрузка зависит от скорости движения машины, качества поверхности дороги, жесткости шин (внутреннего давления) и др. [c.59]

    При работе машин с вращающимися частями и кривошипношатунными механизмами, а также машин ударного действия на фундаменты кроме статических действуют и динамические нагрузки. Динамические нагрузки, передаваемые от машин на фундаменты, могут изменяться по различным законам и вызывать в фундаментах свободные или вынужденные колебания различной амплитуды. Свободные колебания в фундаментах возникают при действии прерывистых, в частности, ударных нагрузок, т. е. в этом случае в промежутках между моментами приложения сил фундамент испытывает колебания до следующего импульса силового возбуждения. Вынужденные колебания возникают при непрерывном силовом возбуждении, передаваемом на фундамейт, например, от машин с вращающимися [c.74]

    При всех условиях работы буксового узла (нагрузка, динамические воздействия, скорость, температура) толщина слоя масла существенно больше средней высоты микронеровностей на поверхности шейки оси (1,3 мкм), что свидетельствует о реализации гидродинамического режима смазывания. [c.65]

    Вязкоупругие свойств можно проиллюстрировать с помощью модели, представляющей собой совокупность пружин и поршней (рис. 10.8). Пружины представляют собой упругий компонент, а поршни — вязкий. При растяжении смесь проявляет тем больше сопротивления, чем больше приложенная нагрузка. Динамическая составляющая определяется вязкостным компонентом. [c.167]

    Хотя за последние 20 лет проблема динамической устойчивости значительно продвинулась, все же здесь осталось еще много нерешенных задач динамическая устойчивость труб при осевой нагрузке, динамическая неустойчивость сферических оболочек и многие другие. [c.371]

    Важно отметить, что жаропрочные материалы работают при ра личных схемах нагружения статических растягивающих, изгибающ или скручивающих нагрузках, динамических переменных нагрузках ра личной частоты и амплитуды, термических нагрузках вследствие изм нений температуры, динамическом воздействии скоростных газовых п токов на поверхность. [c.292]

    Группа сыпучих материалов (пылей) Статическое приложение нагрузки Динамическое приложение нагрузки 11 й S 1 1 й S [c. 54]

    Механические свойства материалов — это комплекс характеристик, говорящих о прочности и пластичности материалов. Определяются они в процессе механических испытаний. А так как в установках детали работают в различных условиях — при статической, не меняющейся во времени нагрузке, при нагрузке динамической, изменяющейся со значительной скоростью, а также при повторно-переменной, периодически повтсфяннцейся нагрузке, — то и испытания бывают трех видов статические, динамические и циклические (на усталость). [c.46]


Динамические нагрузки в трансмиссии, возникающие при включении сцепления

 

АННОТАЦИЯ

В статье расчетным путем изучена возможность использования четырех и трехмассовой моделей трансмиссии при изучениии динамических нагрузок в трансмиссии при различнқх темпах включения сцепления. Обосновано, что для многих практических расчетов динамических нагрузок достаточно использовать упрощенную трехмассовую однозвенную динамическую модель.

ABSTRACT

In the article, the possibility of using four-and three-mass models of the transmission in the study of dynamic loads in the transmission at different rates of clutch activation is studied by means of a calculation. It is proved that for many practical calculations of dynamic loads it is sufficient to use a simplified three-mass single-link dynamic model.

 

Ключевые слова: трансмиссия, сцепление, темп включения сцепления, момент, динамические нагрузки, дифференциальные уравнения движения, динамическая модель трансмиссии, приведенный момент инерции.

Keywords: transmission; clutch; rates of clutch activation; moment; dynamic loads; differential equations of motion; a dynamic model of the transmission; conversion load inertia.

 

Установлено, что исследования максимальных динамических нагрузок в трансмиссии необходимо проводить с учетом упругости деталей, т. к. упругость в значительной степени влияет на величину максимальных динамических нагрузок и придает им колебательный характер. Исследования обычно начинают с выбора эквивалентной динамической модели системы [4]. В работе  [3] с учетом колебательности динамических нагрузок в трансмиссии показано, что для анализа нагрузок, обусловленных низкочастотными колебаниями, достаточно рассмотреть двухмассовую модель , а для расчета нагрузок, обусловленных высокочастотными колебаниями — четырехмассовую модель. Такая расчетная четырехмассовая модель позволяет также учесть буксование ведущих колес. Дифференциальные уравнения движения четырехмассовой двухзвенной динамической модели (рис.1), имеют следующий вид:

 

      (1)

где J1— приведенный момент инерции маховика и вращающихся деталей двигателя ;

J2 — приведенный момент инерции ведомого диска сцепления, деталей коробки передач и барабана трансмиссионного тормоза;

J3 — приведенный момент инерции ведущих колес с шинами в сборе, деталей главной передачи, дифференциала и полуосей;

J4 – приведенный Ј момент инерции автомобиля;

С23 — приведенная жесткость валов карданной передачи и полуосей;

С24—приведенная тангенсиальная жесткость шин;

К23,  К24   — коэффициенты демпфирования участков трансмиссии;

1,2,3, 4 и  1, 2, 3, 4 -соответственно угловые перемещенњя и угловые скорости приведенных масс; 1,2, 3, 4 — угловые ускорения приведенных масс;

Мк — момент двигателя, Нм;  

Мсц -момент, передаваемый сцеплением, Нм ;

Мс — момент сопротивлений движению, Нм.

Используя систему дифференциальных уравнений (1) исследователями получен значительный теоретический материал о влиянии параметров сцепления и трансмиссии на динамические нагрузки. В работе [4] показано, что на динамические нагрузки оказывает существенное влияние кинематическая характеристика трения оцепления, а также темп изменения момента, передаваемого сцеплением.

 

 

Рисунок 1. Четырехмассовая двухзвенная динамическая  модель

 

Рисунок 2. Трехмассовая однозвенная динамическая модель 

 

Наибольшие значения максимальные нагрузки при включении сцепления имеют при отсутствии буксования ведущих колес. Поэтому для исследования максимальных нагрузок в трансмиссии, обусловленных только включением сцепления, с достаточной точностью, можно использовать трехмассовую однозвенную модель (рис. 2), тем более, что расчетным путем установлено [6], что различие максимальных моментов по величине на одинаковых участках трех и четырехмассовой приведенных систем трансмиссии автомобиля составляет не более 6%. Дифференциальные уравнения движения трехмассовой, однозвеной модели с учетом (1) будут иметь вид

                                                  (2)

где С- приведенная жесткость валов коробки передач карданной

передачи, полуосей совместно с тангенциальной жесткостью;

Кд — коэффициент демпфирования демпфера сцепления и всей трансмиссии.

Остальные величины, входящие в систему уравнений (2), то же что и в уравнениях (1).

Для решения дифференциальных уравнений (2) необходимо задаться зависимостями:  Мк= f(t), Мсц=f(t), Кд=f(t), Мс=f(t).Принимая во внимание эти зависимости , а также  Кд=соnst, проводим расчет динамических нагрузок в трансмиссии с двигателем, имеющим Мкмах =1040 Нм,  J 1=5 Н.м.с2, ѠN= 220 c-I, Ѡ1хх= 80 с-1 при включениях сцепления с различными темпами.

Для проведения расчетов были составлены алгоритм и программа расчета Методом Рунге—Кутта по независимой переменной t. Шаг счета 0,001 с, шаг распечатки 0,05 с. Начальные условия: двигатель мгновенно выводится на внешнюю скоростную характеристику с Мк мак = 1040 Нм при одновременном включении сцепления с различными темпами. Исходные данные t = 0, Ѡ23=0  и Ѡ1= 200 с-1; К1= 1,04; 4,16; 8,0; 12,0; 16,64 кН.м/с, J 1 = 5 Н.м.с2,  J 2=0.6 Н.м.с2; J 3=5;10; 20 н.м.с2 Кд=1,8 Нм.с,; С = 0,000096 Нм/град.

На рис.3 представлена зависимость Ѡ1 = f(t), построенная для включения Кд = 16,64кн.м/с. Проведенные расчеты для других значений Кд показали, что колебания угловой скорости вращения ведомых частей сцепления уменьшается с уменьшением темпа включения сцепления. Эти результаты хорошо согласуется с ранее проведенными исследовании [2,3,4 и др.). Колебания угловой скорости звеньев (Ѡ2 и Ѡ3) увеличивается с уменьшением приведенного момента инерции автомобиля J3. Это можно объяснить только амплитудно-частотной характеристикой системы, так как в наших расчетах величина силы трения сцепления была принята постоянной и не зависящей от скорости скольжения. Поэтому она не могла влиять на возникновение колебаний в трансмиссии.

 

Рисунок 3. Изменение угловых скоростей при быстром включении сцепления

 

При постоянной угловой скорости вала двигателя максимальная угловая скорость ведомой части сцепления увеличивается с увеличением темпа включения сцепления. При некотором значении темпа включения сцепления угловая скорость ведомой части сцеп- ления превышает угловую скорость ведущей части. это приводит  изменению направления скольжения. C увеличением темпа включения сцепления направления скольжения может меняться несколько раз, определяя колебательный характер угловой скорости. При этом также меняется максимальное значение и направление момента, действующего в узлах трансмиссии. Рост динамических нагрузок в трансмиссии, связанных со включением сцепления, продолжается до определенного значения темпа нарастания момента сцепления (рис .4)

 

Рисунок 4. Зависимость максимального моментов на первичном валу коробки передач от темпа включения сцепления

 

Дальнейшее увеличение динамического момента замедляется из-за возможного проскальзывания ведущих и ведомых частей сцепления, так как установлено, что динамическое прижатие нажимного диска, связанное с инерцией поступательно движущихся частей сцепления, не оказывает существенного влияния на динамический момент в трансмиссии.

Увеличение динамического момента по сравнению со статическим  моментом трения сцепления в наших расчетах составило около 19%, при больших  значениях К1, соответствующих включению сцепления ”броском” .

Влияние приведенного момента инерции автомобиля J3 на формирование максимальных динамически нагрузок в трансмиссии проявляется в том, что с увеличением J 3 максимальный динамический момент достигает максимума при меньшем темпе включения сцепления.

Так например, при J3=10Н.м.с2 максимум динамического момента в трансмиссии достигает при  К1=12кН.м/с.

Нет необходимости в подробном изложении результатов проведенных расчетов. Они хорошо согласуются и подтверждают материалы, полученные в работах [1,2,3.4,5] и др. 

Для решения многих задач, как показал анализ расчетов, допустимо и целесообразно проводить исследования без учета колебательных процессов, определяемых упругостью звеньев системы.

 

Список литературы:

  1. Кротов А.В., Есаков А.Е. Определение нагруженности сцепления автомобиля на основе экспериментальных данных. Известия МГТУ МАМИ. №1(17). 2009г.
  2. Кротов А.В. Выбор параметров и законов регулирования автомобильного сцепления по критериям минимизации нагрузочных режимов трансмиссии. Диссер. к.т.н. Московский Автомеханический институт. М. 1987- 214с.
  3. Малашков И.И., Зельцер Е.А. Зависимость динамических нагрузок в трансмиссии автомобиля от процессов, промсходящих в сцеплении при его быстром включении. Автомобильная промышленность, 1974, №12, с 13-17.
  4. Андреев Б.В. Исследование нагрузок в трансмиссии автомобиля при резком включении сцепления . Автореферат диссерт. К.т.н.. – Минск1971г. 40 страниц.
  5. Мурог И.А. Оценка эффективности путей модернизации трансмиссии автомобиля многоцелевого назначения. Вестник Академии военных наук.-2011г. №29(35) с 249-254.
  6. Зельцер Е. А., Стефанович Ю.Т. Аналитическое исследования максимальных динамических нагрузок в трансмиссии автомобиля. – Автомобильная промышленность, 1975г. №12 с 9-10.

Расчетные коэффициенты для динамических нагрузок

Что такое динамические нагрузки?

Проще говоря, динамическая нагрузка — это любая нагрузка, которая перемещается, изменяя величину или направление с течением времени. Нагрузки в статической системе постоянны и неизменны. Законы движения Ньютона легко согласовывают равновесие в статических системах.

Для целей этой статьи следует учитывать, что термин «динамическая нагрузка» относится к любой нагрузке в движении, изменяющей скорость или направление. Ударные нагрузки, ударные нагрузки и вибрационные нагрузки можно считать динамическими по своей природе, но это не одно и то же.

Основы.

Одно из самых основных уравнений в физике: F=ma . Сила равна произведению массы на ускорение. В этом уравнении любое изменение значений массы или ускорения приводит к пропорциональному изменению силы. Компонент ускорения в этом уравнении подразумевает, что время является связанным фактором; действительно, ускорение — это скорость изменения скорости во времени. Когда объект ускоряется или замедляется, важно изменение его скорости во времени, но F=ma учитывает только мгновенную силу инерционной массы объекта по отношению к скорости его изменения во времени при ускорении с фиксированной скоростью.Упрощенно, если объект ускоряется, то к нему приложена сила. С другой стороны, если объект не ускоряется (ни в состоянии покоя, ни с постоянной скоростью), то на него не действует никакая сила. Это основные положения других формул, которые рассчитывают кинетическую энергию, силу удара и рассеивание энергии.

Самое время.

Мы склонны думать о динамических нагрузках с точки зрения падающего объекта, потому что относительно легко связать ускорение «a» , в F=ma , как силу тяжести.Однако если направление движения не является вертикальным, то мы можем не полностью учитывать динамические нагрузки надлежащим образом, главным образом потому, что гравитация менее интуитивно понятна, когда движение не является вертикальным или направленным вниз.

Важнее не то, что объект меняет направление или останавливается, а то, как быстро он это делает. Важно не падение, а внезапная остановка в конце. Время решает все: если я могу остановить свое падающее тело за менее внезапный промежуток времени в несколько секунд, то остановка в конце становится менее критической и, безусловно, менее грязной.Удержите эту мысль…

E k =1/2mv 2 — простая формула для кинетической энергии. Кинетическая энергия измеряется в джоулях – это работа, затрачиваемая на приложение силы в 1 ньютон (или 1 кг·м/сек 2 ) на расстоянии 1 метра. Ньютон (Н) — это сила тяжести, действующая на объект массой (м). Если я вешу 100 кг и этот вес является произведением моей массы на силу тяжести, то моя масса равна 10,2 кг, и с помощью силы тяжести я развиваю силу, равную 10.2 кг x 9,8 м/сек2 = 10,2*9,8 кг·м/сек2 = 100 Н на поверхности земли. F=ма .

Аналогичным образом это можно выразить через импульс (P) = масса (m) x скорость при ударе (v), поэтому P = 10,2 Н (4,4 м/сек) = 44,9 кг·м/сек в данный момент времени. Импульс не является силой сам по себе; это произведение, но оно может быть связано со вторым законом Ньютона и, следовательно, с инерцией. В этом уравнении масса (m) относится к инерционной массе или коэффициенту пропорциональности относительно тенденции объекта сопротивляться изменениям в движении.Куда мы катимся со всем этим?

Вернемся к примеру с моим падающим телом: думайте о воздействии с точки зрения того, что останавливает мое падение. Если я столкнусь с подушкой безопасности, назовите это трюком; если я попаду на бетонный тротуар, назовите это грязным. Интуитивно это должно выражаться в том, сколько времени требуется для остановки — как быстро поглощается или рассеивается кинетическая энергия. Теперь мы чего-то достигли, и это обо мне!

Время перемен.

Законы Ньютона предполагают, что любое изменение направления является результатом действия силы, имеющей достаточную величину, чтобы вызвать такое изменение.При проектировании системы, рассчитанной на любую нагрузку, мы должны учитывать конструктивный фактор, чтобы объект, подвергающийся воздействию, был достаточно прочным, чтобы он не вышел из строя или не сломался при воздействии противодействующей силы. Проще говоря, это остановка объекта во время его движения. Подумайте об этом на мгновение — американские горки на извилистой дорожке, Питер Пэн на конце провода — для движения требуется сила, а для изменения направления или остановки требуется противодействующая сила.

В случае американских горок автомобиль должен быть сконструирован таким образом, чтобы изменение направления, вызванное контактом колес с дорожкой, не приводило к смещению или поломке колес.То же самое и в случае человека на проводе. Силы, прилагаемые для остановки движения, должны учитывать не только компонентную прочность материалов, используемых в системе, но также должны учитывать максимальные силы, выдерживаемые человеческим телом без повреждений. Когда система сил не рассматривается должным образом, результаты могут быть смертельными. Проще говоря, если автомобиль с американскими горками или человек слишком быстро меняют направление, реакции инерционных сил могут быть значительными. Если изменение вектора сил постепенное, динамические нагрузки значительно уменьшаются.

Обрешетка для труб.

Начнем с напоминания о том, как работает система противовесов с ручным управлением:

Нагрузка на обрешетку уравновешивается противовесом на оправке, идеально сбалансированным, но обычно в пределах 50 фунтов от равновесия при нормальных условиях эксплуатации.

Когда рабочий трос на этом теоретически сбалансированном наборе тросов тянется оператором, заставляя вал двигаться вверх или вниз, возникает связанная с этим реакция канатных подъемных тросов на обрешетку, поэтому он перемещается вверх или вниз.Сила для начала движения обычно очень постепенная, так же как и сила для остановки движения (постепенная за счет растушевки рабочей линии, предположительно руками в перчатках). Это ручное действие по своей сути обеспечивает некоторый фактор безопасности, потому что количество трения, которое может быть применено руками в перчатках, напрямую связано со способностью противостоять теплу, выделяемому таким трением. Все это возможно, потому что нагрузку динамического движения или дисбаланса в системе можно контролировать за счет трения, создаваемого рукой человека в перчатке, и возвращать ее почти к равновесию с небольшими усилиями.

С другой стороны (без каламбура), если дисбаланс нагрузки больше, чем может выдержать человеческая рука, и больше, чем может выдержать рабочее трение, тогда силы остаются неуравновешенными, и движение продолжается до тех пор, пока что-то не действует с противодействующей силой на все, что движется. В одном примере, который почти никогда не случается, противовес снимается с вала, когда обрешетка находится в высоком положении, и устраняется трение, вызванное замком веревки или «дядей-приятелем». Происходит дисбаланс нагрузки, равновесие нарушается и движение становится неизбежным.Согласно законам Ньютона, чтобы остановить это движение, нам нужна равная и противодействующая сила. В данном случае упоры на валу (также ласково называемые краш-барами) устанавливают конечный, в некоторой степени эффективный предел движения.

Поверьте мне: сбежавшая беседка не любит работать в рамках. За секунду-две и при достаточном адреналине оператор может достаточно быстро отпрыгнуть, инстинктивно приняв извечную выразительную позу, означающую только одно: «Я этого не делал, клянусь!» Доли секунды спустя сбежавшая ось решает, что ей по-прежнему не нравится работать в пределах ограничений, — она нажимает на упор, который пытается сопротивляться с такой же противодействующей силой, в результате чего обычно что-то ломается.Шокирующе, я знаю.

Есть несколько факторов, которые способствуют этому небольшому беспорядку: область удара очень сконцентрирована, сила удара распределяется между очень небольшим количеством компонентов, материалы, используемые для упоров, как правило, совсем не упругие (стальные уголки, бамперы из твердой древесины и действительно большие болты), а время торможения и остановки, необходимое для достижения требуемого равновесия сил, чрезвычайно мало.

Кто-то мог указать расчетный коэффициент 5:1 для стали в этой системе, но, вероятно, это применялось только к нормальным расчетным нагрузкам, возникающим при нормальных условиях эксплуатации.Он не учитывал и не должен учитывать случайные нагрузки, такие как падение полностью нагруженной латы с высокой отделки.

Назад, откуда мы начали.

Те же самые принципы применяются при выборе тормоза для моторизованной подъемной системы. Если груз представляет собой структурную раму, рама должна быть спроектирована таким образом, чтобы выдерживать ее остановку в любое время, требуемое расчетным временем активации тормоза. Исследуя динамометрические образцы динамических тестов на тормозную силу, мы увидели, что коэффициенты ударной нагрузки из-за торможения варьируются от 1.от 5 до почти 4, в зависимости от нагрузки и времени реакции тормозного соленоида.

В моторизованных системах, используемых для перевозки исполнителей, эти динамические нагрузки (из-за торможения и изменения направления) могут стать критическими для безопасности исполнителя. В системе защиты от падения максимальное удерживающее усилие, которое разрешено передавать на человека с привязью, не должно превышать 1800 фунтов. Учтите, что человек весом 200 фунтов, падающий с высоты 4 фута на самоубирающуюся линию жизни с тормозным путем, равным 2, и без амортизатора создает тормозную силу около 4800 фунтов, и это все еще грязно!

Понятия динамических нагрузок, инерционной массы, скорости изменения скорости во времени — все они уходят корнями в F=ma .Помните, что это должно быть очень упрощенным обсуждением динамических нагрузок, надеюсь, достаточно, чтобы возбудить ваш аппетит. Не пытайтесь повторить это дома, друзья!

Динамические нагрузки – обзор

Движение подвижного состава, а также конструкция верхнего строения пути, основанная, как правило, на передаче нагрузок на грунт через дискретные опоры, вызывает циклические воздействия на всю железнодорожную инфраструктуру. Кроме того, величина этих нагрузок увеличивается при увеличении скорости движения транспортного средства (Nielsen and Igeland, 1995), что может привести к преждевременному выходу из строя различных компонентов, являющихся частью принятого решения.Помимо повреждений, вызванных движением состава, существуют также повреждения, вызванные неровностями пути и изменением жесткости грунта. По сути, надстройка не только подвергается динамическим нагрузкам, но и должна выдерживать высокие удары (Нго и др., 2019; Бруни и др., 2009; Ременников, Каевунруен, 2008).

Среди элементов, составляющих железнодорожную надстройку, есть элементы, которые обычно изготавливаются из бетона, например, железнодорожные шпалы в случае балластного пути или неразрезной путь в случае безбалластного пути, также называемый безбалластным путем.Назначение шпал состоит в том, чтобы поддерживать рельсы, из которых состоит путь, а также обеспечивать их наклон, фиксировать положение головок, выдерживать расстояние между ними и распределять на балласт вертикальные нагрузки и горизонтальные воздействия, передающие упомянутые рельсы. С другой стороны, безбалластный путь состоит, как правило, из замены балластного слоя и шпал бетонной плитой, которая должна выполнять те же функции, что и упомянутые для шпал.

В балластных решениях элементом системы крепления, воспринимающим эти динамические усилия, действующие на рельс, и передающими их на шпалу, является подушка рельса (Ременников и Каевунруен, 2008). Хотя в безбалластных путях могут быть дополнительные элементы для смягчения динамических нагрузок, рельсовые подкладки по-прежнему играют важную роль в поглощении этих нагрузок для обеспечения целостности бетонной плиты (Sainz-Aja et al., 2019).

25.3.1 Стандарты для проектирования бетонных элементов верхнего строения пути

Поскольку динамические нагрузки могут серьезно сократить срок службы бетонных элементов, были установлены специальные стандарты для проверки того, смогут ли эти элементы выдерживать нагрузки, которым они будут подвергаться. подвергается.На европейском уровне для железобетонных шпал используется стандарт EN 13230 «Железнодорожные приложения — Пути — Бетонные шпалы и несущие — Часть 2: Предварительно напряженные моноблочные шпалы» (CEN, 2016). В настоящее время не существует стандарта, определяющего испытания, которым должен подвергаться конкретный тип безбалластного пути, чтобы быть пригодным для использования. Однако уже был предложен стандарт EN-16432-3 «Железнодорожные приложения — Безбалластные путевые системы — Часть 3 — Приемка» (в настоящее время разрабатывается), который будет отвечать за определение критериев соответствия для этих элементов.В Соединенных Штатах AREMA (2017 г.) определяет тесты, которые должны пройти шпалы, чтобы их можно было использовать. Как и в европейском стандарте, не существует специального стандарта для сертификации безбалластных путей. На рис. 25.1 показаны различные испытательные положения, в которых испытываются шпалы.

Рис. 25.1. Сборка различных динамических испытаний шпал: (A) испытание опоры рельса и (B) испытание центра.

EN 13230 Железнодорожное оборудование — Путь — Бетонные шпалы и опоры — Часть 2: Предварительно напряженные моноблочные шпалы (CEN, 2016), в Разделе 4.4.3 подробно описаны динамические испытания, необходимые для приемки шпал, а в разделе 4.4.4 описаны соответствующие испытания на усталость. Динамические испытания представляют собой испытания на трехточечный изгиб, проводимые под посадочным местом рельса по процедуре, аналогичной методу Локати, в котором прикладывают ступенчатое увеличение нагрузки до разрушения элемента (рис. 25.2). В этом испытании регистрируются три значения нагрузки: одно соответствует этапу, на котором появляется первая трещина, и нагрузка, при которой ненагруженная трещина достигает размера 0.05 мм, и, наконец, значение нагрузки, при которой шпала ломается. Чтобы соответствовать требованиям, эти значения должны быть равны или превышать значения, определенные для категории трассы.

Рис. 25.2. Схема нагрузки для динамических испытаний определена в стандарте EN 13230 (CEN, 2016).

Испытание на усталость состоит из применения 2 × 10 6 циклов изгиба подрельсовой опоры между значениями нагрузки в зависимости от категории пути. Перед началом этого испытания шпала должна быть расколота с помощью статического испытания.После завершения испытания проверяют, чтобы раскрытие трещины при эталонной нагрузке было меньше 0,1 мм, а при разгрузке — меньше 0,05 мм. Также необходимо убедиться, что разрывная нагрузка после испытания на усталость превышает определенные значения в соответствии с рассматриваемой категорией пути.

AREMA, с другой стороны, не указывает на необходимость динамического тестирования. Только в разделе 4.9.1.5 он учитывает испытание на усталость. Как и в случае с EN 13230, шпала должна быть расколота до начала испытания на усталость при изгибе под опорой рельса.После этого AREMA определяет испытание на усталость как 3 × 10 6 циклов. Во время испытания необходимо проверить, не проскользнула ли арматура, путем измерения проникновения шин в нижнее волокно шпалы.

25.3.2 Общие требования к бетону, используемому в элементах железных дорог

Поскольку как шпалы, так и безбалластные пути подвержены высоким динамическим нагрузкам, конструкция этих элементов должна контролироваться, а соответствующие стандарты определяют порядок их проектирования и устройства.Некоторыми примерами стандартов, используемых для проектирования этих элементов, являются EN 13230 в Европе, AREMA в США или AS1085.14 в Австралии. Все они следуют примерно одинаковой методологии, состоящей из следующих шагов (Taherinezhad et al., 2013):

Предоставление покупателем базовой информации о поезде и пути

Оценка вертикальной Дизайн колеса нагрузки

Успение шаблона для распределения балласта нагрузки

Расчет спящего момента спящего момента

Вычисление допустимых напряжений

Выбор материала

Производственный процесс

Испытание шпалного или безбалластного пути

В этой главе основное внимание уделяется описанию требований к бетону и балласту, используемому при производстве железнодорожных шпал. дорожка в случае плиты дорожки.

Стандарт AREMA требует, чтобы бетон имел минимальную прочность на сжатие 7 фунтов на квадратный дюйм (48 МПа). В дополнение к требованиям прочности стандарт подчеркивает важность использования бетона, который может гарантировать соответствующую долговечность. В частности, в нем подчеркивается запрет на использование определенных материалов: «Первой проблемой является бетон, который разрушается из-за расширения в бетонной матрице. Чтобы произошло расширение, должны присутствовать влага и химическая несовместимость. В настоящее время известными причинами являются реактивность щелочного кремнезема (ASR), реактивность щелочного карбоната (ACR) и замедленное образование эттрингита (DEF).Щелочная реакционная способность связана с химической совместимостью между цементом и заполнителем» (AREMA, 2017). Что касается свойств заполнителей, стандарт требует соблюдения требований «Спецификаций AREMA для заполнителей, Глава 8, Бетонные конструкции и фундаменты, Часть 1, Материалы, испытания и строительные требования, Раздел 1.3, Другие вяжущие материалы» (AREMA, 2017 г.). ).

С другой стороны, стандарт EN 13230 требует минимальной прочности на сжатие C45/55 МПа.Этот стандарт также ограничивает некоторые параметры смешивания, например, требует использования CEM I в соответствии с EN 197-1 (CEN, 2011), устанавливает максимальное значение водоцементного отношения на уровне 0,45 и фиксирует минимальное количество цемент 300 кг/м 3 . Это также относится к важности долговечности используемого бетона, но в этом случае, в отличие от того, что указано в AREMA, стандарт EN предлагает проведение испытаний, имитирующих типы воздействия, которым он будет подвергаться в течение срока службы. , такие как: циклы замораживания-оттаивания, пористость или износостойкость.

Характеристика плитных путей сложнее, чем шпал, из-за большого разнообразия используемых типологий. Поэтому, несмотря на ряд сходств между ними, их необходимо классифицировать. В частности, стандарт EN-16432-2 (CEN, 2018a) в общем виде определяет подсистемы и компоненты, из которых состоит безрельсовый путь, а затем устанавливает свойства, которым каждый из них должен соответствовать независимо (рис. 25.3).

Рис. 25.3. Различные элементы, из которых состоит рельсовая система.

Далее обсуждаются требования или рекомендации для различных подсистем, которые могут быть изготовлены из бетона и присутствовать в безбалочном пути. Анализ будет сосредоточен на: сборных элементах, промежуточном слое, коробке или креплении и дорожном покрытии. Все описанные системы включают в себя конструктивные элементы, которые требуют проектирования с минимальными требованиями к прочности, гарантирующими их надлежащую функциональность в течение всего срока службы. Хотя в нормативных актах не содержится явного комментария, Смирнова (2017) подчеркивает преимущества использования самоуплотняющегося бетона для строительства пути из плит, особенно для пути, изготовленного на месте.

Сборные элементы : Требования к сборным элементам будут специфическими для каждой модели, поэтому нельзя обобщать общие критерии. Каждая конструкция требует собственной проверки.

Промежуточный слой, коробка или крепление : Свойства, которым должны соответствовать промежуточный слой, коробка или крепление, будут специфическими для каждого случая. Поэтому невозможно указать обязательные значения, так как сочетание геометрии и свойств материалов будет определять прочностные характеристики предлагаемого решения.В любом случае в стандарте EN-16432-2 (CEN, 2018a) дается ряд указаний, например, механические свойства бетона и стали должны удовлетворять требованиям главы 3 стандарта EN 1992-2 (CEN, 2015 ). Что касается долговечности бетона, то он должен соответствовать требованиям EN 1992-2 (CEN, 2015). Классы воздействия, связанные с воздействием окружающей среды, должны соответствовать требованиям раздела 4.1 стандарта EN-206 (CEN, 2018b).

Тротуар : Требования стандарта EN-16432-2 (CEN, 2018a) для этой подсистемы более ограничены и требуют, чтобы она соответствовала стандарту EN-206 (CEN, 2018b).Дополнительно требуется ряд рекомендаций по свойствам бетона. Мы рекомендуем использовать цемент типа CEM 1 в соответствии с EN 197-1 (CEN, 2011) с минимальным содержанием 340 кг/м 3 и без превышения водоцементного отношения 0,45. На основании рекомендаций по смешиванию также определяются свойства полученного бетона: минимальная прочность на сжатие С30/37, минимальная прочность на изгиб 4,5 МПа и справочный модуль упругости 34 ГПа. Кроме того, в документе «Требования к проектированию и улучшенные рекомендации по проектированию (нагрузка на рельсы, упругость и RAMS)» (Capacity for Rail, 2014 г.) определяется критерий минимальной прочности на сжатие, равный 35 МПа.

Из обзора литературы был выбран ряд примеров, которые позволяют нам в общих чертах понять требования, предъявляемые к этому бетону. Фишер в своей работе «Примеры строительства железных дорог» (Fischer, 2017) в качестве встроенного рельса использовал армированную плиту минимальной толщины 18 см и бетон C20/32. (Таябджи и Билоу, 2001) в своей статье «Бетонная плита для проектирования и строительства грузовых и высокоскоростных служб» в типологии прямого крепления использовалась железобетонная плита толщиной 30 см с минимальной прочностью 27.5 МПа и просадка между 63 и 76 мм. Японская сборная конструкция состоит из армированных плит толщиной около 40 см с использованием бетона C55/65. В проекте подземного подъезда к аэропорту на участке Ла-Ола-Сондика (Бискайя, Испания) было предложено использование библочных шпал Stedef, встроенных в плоскую бетонную платформу HM-30/P/25/IIIa. В настоящее время наиболее часто используемой типологией, возможно, является так называемая Rheda 2000. Основываясь на этой модели под названием «Rheda-2000», компания RailOne в документе, подробно описывающем модель «Rheda-2000» (Onerail, 2017), предлагает модель C30/37. бетон для бетонной плиты.

В качестве сводки свойств, требуемых от бетона для верхнего строения железнодорожного пути, основным параметром, который необходимо учитывать, является его прочность на сжатие. В настоящее время требуемые значения для железобетонных шпал в случае балластного пути составляют не менее 50 МПа, а в случае плитного пути – 35 МПа. В дополнение к прочности на сжатие для бетона требуется модуль упругости не менее 35 ГПа в случае предварительно напряженных компонентов. Наконец, поскольку срок службы этих элементов будет превышать 25 лет, они должны обладать хорошей износостойкостью, что требует проверки их хорошего поведения в присутствии различных агрессивных агентов, которым они могут подвергаться.

Типы сил/нагрузок — разделы 3 и 4 1:1 Конструкция и технология

(A) Обычно существует 5 различных типов сил:

    a) растяжение

    b) сжатие

    c) сдвиг

) изгиб     

    e) Torsion

    Некоторые иллюстрации смотрите в видео ниже.

YouTube Video


        

    

Приведите пример силы изгиба, силы сжатия, силы растяжения, силы сдвига и силы кручения, которые вы видите в нашей школе.

В чем разница между силой и нагрузкой?

Когда на конструкцию действует сила, эта сила становится нагрузкой на конструкцию.

    Типичной нагрузкой, действующей на конструкцию, является собственный собственный вес  или сила тяжести. Вес собственного тела является нагрузкой на ваш скелет.

(B) В основном существует два типа общей нагрузки на конструкцию:

     a) статическая нагрузка;

     b) Динамическая нагрузка.

    Статические нагрузки или усилия – это нагрузки, которые не изменяют размер, положение или направление.С другой стороны, динамические нагрузки или силы — это нагрузки, которые изменяются либо по размеру, либо по положению, либо по направлению.

    Хорошим примером статической нагрузки является вес здания, действующий на землю. Другой пример — автомобиль, припаркованный на автостоянке.

    Хорошим примером динамической нагрузки является вес движущегося по дороге автомобиля.

    Нажмите на следующее, чтобы увидеть больше иллюстраций.

(C) Временная и статическая нагрузка

     Помимо классификации различных нагрузок на статические и динамические, важно также знать, являются ли нагрузки временными или постоянными.Мы классифицируем нагрузку как стационарную или динамическую в зависимости от конструкции, которую мы проектируем. Следовательно, он не является общим в этом смысле.

     

     По определению постоянные нагрузки обычно являются постоянными нагрузками, а временные нагрузки — непостоянными.

     Примеры постоянной нагрузки включают собственный вес пола или стоек или кровельной конструкции.

     Примеры нагрузки под напряжением включают людей, находящихся в здании, обслуживающий персонал на крыше или ветровую нагрузку.

     Поскольку временные нагрузки более изменчивы и неопределенны, FS для временных нагрузок выше, чем для постоянных нагрузок.

     Давайте посмотрим видео ниже, чтобы проиллюстрировать разницу между постоянной и динамической нагрузкой:

Видео YouTube

   

Приведите пример статической динамической нагрузки и динамической статической нагрузки.

(D) Коэффициент запаса прочности (FS)

     При расчете конструкции к нагрузке, рассчитанной для элемента конструкции, добавляется коэффициент запаса прочности.Это обеспечит безопасность конструкции при неожиданной нагрузке, неправильном использовании или плохом контроле площадки во время строительства.

     

     Википедия дает следующее определение: 

    «Фактор безопасности — это термин, описывающий структурную способность системы сверх ожидаемых нагрузок или фактических нагрузок. По сути, насколько прочнее система, чем она обычно должна быть для Значенная нагрузка.

Фактор безопасности = Дизайн нагрузки =

Применяемая нагрузка

или FS = _ Ultimate Load__

Рабочая нагрузка


в дизайне здания, FS может принять значение между 1.от 4 до 1,6 в зависимости от нагрузки. Чем неопределеннее нагрузки, тем выше FS.

Структурная динамическая нагрузка и идентификация параметров на основе фиктивных измерений смещения

Структурная нагрузка и идентификация параметров являются важным содержанием в области динамики конструкций, и в некоторых исследованиях уделяется внимание совместному распознаванию неопределенных параметров конструкции, а также неизвестных нагрузки. Гиллийнс и Де Мур представили фильтр типа Калмана, который использовался в работе для связанной идентификации как расшифрованную форму GDF.Однако было продемонстрировано, что он нестабилен для расширенного метода GDF (EGDF), дрейфует в идентифицированных незнакомых нагрузках, а также смещениях, как и большинство предыдущих методов идентификации, основанных на алгоритме наименьших квадратов. Чтобы решить эту нестабильную проблему, в этой статье применены фиктивные измерения перемещений на уровне положения и модифицирован алгоритм EGDF с использованием метода интеграции информации об ускоренных измерениях с фиктивными измерениями. Для проверки применимости метода в работе используется численный пример фермы, а также рассматривается влияние ковариационных матриц в фиктивных перемещениях.

1. Введение

Внешняя нагрузка на конструкцию имеет жизненно важное значение для оптимизации конструкции, диагностики отказов и мониторинга состояния [1, 2]. Поскольку внешнюю нагрузку трудно измерить приборами оборудования, для идентификации нагрузки были предложены различные детерминированные методы. Однако структурные параметры системы являются неопределенными [3], такими как неопределенные жесткость и демпфирование, что делает идентификацию нагрузки ненадежной. В последние годы все большее внимание в исследованиях привлекают неопределенные методы определения нагрузки и параметров конструкции.

Разработана одновременная идентификация параметров принадлежности к множеству и нагрузки. Между тем, это необычно для подхода, требующего заданных состояний в инженерных приложениях [4]. Нацелившись на проблему распознавания связи состояния/входа/параметра при распознавании повреждений конструкции [5], они предложили EKF (расширенный алгоритм фильтра Калмана), названный EKF-UI, на основе неизвестной входной нагрузки. В [6] EKF-UI был получен с помощью алгоритма оценки методом наименьших квадратов, что указывает на то, что для получения рекурсивного решения использовались сложные математические рассуждения.Вышеупомянутый упрощенный EKF-UI в [6] также применялся для определения параметров нелинейной структуры. Тем не менее, выводы в упрощенном методе могут привести к путанице с байесовской структурой, когда априорные функции плотности вероятности (PDF) в рассматривались как последующие PDF [7]. Натс и др. [8] представил другой алгоритм, названный A-DEKF (дополненный дискретный расширенный фильтр Калмана), для распознавания связанного параметра/входа/состояния. Алгоритм A-DEKF похож на разработанный алгоритм KF [9–11], в котором параметры, неопределенные нагрузки и структурные состояния составляют разветвленный вектор состояния большой размерности.Что еще более важно, алгоритм A-DEKF требует согласованной гипотезы о. Аналогичный метод был использован для оффшорной ветроустановки для одновременной идентификации параметров системы по жесткости, состояниям и гидродинамической нагрузке в [12]. В последнее время в работах [13, 14] предложен подход DKF-UKF для связанного распознавания состояний, неизвестных нагрузок и параметров. Двойной KF (Dual KF) используется для оценки нагрузки. Кроме того, так называемые состояния аугментации оцениваются по UKF (unscented KF), состоящему из структурных состояний и неизвестных параметров.Тем не менее, в исследовании не упоминается анализ сходимости, наблюдаемость и устойчивость метода DKF-UKF. Кроме того, алгоритм DKF требует предварительного предположения о ковариации нагрузки, а значение предположения сильно влияет на качество идентификации байесовских фильтров.

Мы разработали подход с точки зрения алгоритма GDF к теме распознавания связи, который называется расширенным алгоритмом GDF (EGDF) [15]. Алгоритм EGDF предлагается на основе линеаризации алгоритма EKF.К структурным состояниям добавляются неопределенные параметры, образующие экстенсивные для распознавания. Новые уравнения измерения и передачи состояний становятся нелинейными, и для линеаризации этих двух уравнений используются разложения Тейлора первого порядка. Алгоритм EGDF и стандартный алгоритм GDF имеют единую структуру, содержащую обновления времени и измерения и распознавания нагрузки. Их основное отличие относится к матрицам чувствительности формул в пространстве состояний. Тем не менее было продемонстрировано, что традиционный метод GDF по своей природе нестабилен, основываясь исключительно на ограниченных ускоренных измерениях.В этой ситуации это приводит к ложному дрейфу низкой частоты при распознавании смещения и нагрузки [16]. В [15] информационное интегрирование отклика ускорения и сдвига также используется для решения проблемы ложного низкочастотного дрейфа. Однако датчик перемещения имеет гораздо больший объем, чем датчик ускорения. Внедрение датчика перемещения требует изменения конструктивных характеристик системы, что нежелательно и нецелесообразно. Кроме того, цена датчика перемещения выше, чем у датчика ускорения.Датчики ускорения в сочетании с численным моделированием также могут использоваться для обнаружения механических неисправностей зубчатых колес и подшипников [17, 18].

В этой статье в качестве измерительных сигналов для модификации алгоритма EGDF на основе фиктивных измерений перемещений принимается только принятие откликов на ускорение. Во-первых, строится уравнение измерения фиктивного смещения. Затем фиктивное смещение объединяется с измеренными откликами на ускорение для фильтрации неизвестной нагрузки и параметров для получения стабильных оценочных результатов.Наконец, для валидации алгоритма в работе приведен численный пример плоской ферменной конструкции.

2. Обзор алгоритма EGDF

Нормальная формула движения линейной демпфированной конструкции с несколькими степенями свободы выражается как где , и представляют собой матрицы жесткости, демпфирования и массы конструкции соответственно; – вектор узлового смещения; и – реакции ускорения и скорости конструкции; указывает вектор внешней нагрузки; – матрица воздействия, связанная с внешней нагрузкой.Обычно массу конструкции можно получить точно. Таким образом, матрица масс М дана.

В структурном системном уравнении (1) предполагается, что и включают неизвестные параметры, подлежащие идентификации; таким образом, исходный вектор структурного состояния переписывается как экстенсивный, который представляет собой неопределенный вектор аргументов для оценки. относится к размеру временного шага; таким образом, уравнения передачи и измерения состояния системы преобразуются в следующие формы дискретного времени, принимая частоту дискретизации как

. В этих уравнениях и являются двумя нелинейными функциями, связанными с вектором состояния увеличения.Векторы и представляют векторы измерительного и системного шумов, которые предполагаются нулевым средним, нерелевантным и белым стохастическим сигналом с заданными ковариационными матрицами G k и R k по отдельности .

Предполагается, что и представляют собой апостериорные оценки и отдельно по наблюдаемому вектору . Дисперсия состояния обозначается как , а и являются исходным вектором несмещенной оценки состояния и соответствующей матрицей дисперсии соответственно, которые должны быть заданы.Кроме того, формула EGDF работает при соблюдении двух следующих условий: (i) количество измеренных сигналов должно быть более значительным по сравнению с количеством незнакомых нагрузок. (ii) Поскольку взвешенная оценка методом наименьших квадратов используется для обратного расчета незнакомой входной нагрузки, следует определить сигнал ускоренного отклика в неизвестной входной позиции.

На основании приведенного выше объявления алгоритм EGDF может быть получен с помощью следующих трех шагов. (i) Шаг идентификации входа (ii) Шаг обновления измерения (iii) Шаг обновления времени где , , и матрицы чувствительности как

Обнаружено, что алгоритм EGDF фактически зависит от метода EKF.Используя деление Тейлора первого порядка для линеаризации формулы (4) нелинейного измерения состояния и передачи, нормальная формула GDF подходит для идентификации расширенных состояний и незнакомой предлагаемой нагрузки приблизительно линейной энергосистемы. Кроме того, доказано, что алгоритмы краевого типа в условиях ограниченных ускоренных измерений естественно лабильны и дают ложное смещение низкой частоты при идентификации входных нагрузок и сдвигов [19]. Причиной этого смещения является ускоренная нечувствительность к квазистатическим составляющим внешних нагрузок [16].Автор представил расширение алгоритма EGDF для распознавания внешних нагрузок и параметров конструкции с точки зрения совмещения даты смещения и ускорения [15]. Однако датчики перемещения имеют большой объем и не подходят для размещения в некоторых ситуациях, что также может изменить свойства системы. Необходимо разработать новый алгоритм, основанный исключительно на измерениях ускорения в инженерных приложениях.

3. Алгоритм EGDF, основанный на фиктивных измерениях

В этой статье слияние данных акселерометров и фиктивных измерений перемещений разработано на основе алгоритма EGDF для определения нагрузки и параметров динамики конструкции.Подход с фиктивными измерениями основан на подходе, предложенном Chatzi и Fuggin [19, 20], чтобы сделать мониторинг строительных конструкций стабильным. Обычно деформация конструктивной системы ограничивается ограниченным диапазоном. Кроме того, порядок величины деформации используется в качестве априорной оценки, которую можно реализовать при моделировании. В работе граница преобразования рассматривается как неопределенность виртуального измерения и указывается, что предполагаемое преобразование равно нулю. Аналоговые измерения смещения имеют следующее уравнение измерения: где H dm — матрица воздействия, связанная с фиктивными смещениями.Формула выражает, что при незнании ковариации R dm вариация положения степеней свободы равна 0. Матрица R dm может быть использована для настройки КФ для получения желаемых результатов, и его следует выбирать на более высокий порядок, чем практическое движение структурных систем. Высокая ковариация, основанная на виртуальных измерениях, не может должным образом ограничить дрейф при распознавании.Если ковариация выбрана слишком малой, оценки будут ограничены для получения ошибочных результатов.

Используя идею фиктивных измерений, традиционный алгоритм EGDF можно расширить с помощью (18). Уравнения (5), (10) и (17) заменяются на

. Кроме того, матрица D k в (6) изменяется следующим образом, где H a представляет собой матрицу влияния, связанную с внешней нагрузки, и из (20) видно, что матрица D k в данной работе является постоянной матрицей.

Они не обеспечивают быстрой оценки, необходимой для расчета нагрузки, из-за большой неопределенности виртуального измерения. Однако они могут остановить долговременное смещение, вызванное ускоренными измерениями, и стабилизировать аппроксимированную ковариацию фильтра. Если постоянное местоположение данной конструктивной системы не равно нулю, это поведение необходимо учитывать для фиктивных измерений, чтобы получить более точную идентификацию.

4. Численное моделирование

Численный пример плоской фермы выражается для оценки модифицированной формулы EGDF в работе на основе фиктивных измерений.Плоская ферменная конструкция опирается на два конца, моделируя посредством тридцати одного конечного элемента плоской фермы боковые и продольные степени свободы свободных узлов (см. рис. 1). Все члены horz и vert были с длинами 2 и , соответственно. Кроме того, площадь поперечного сечения всех элементов равна , а при предположении рэлеевского демпфирования соответствующие коэффициенты равны и . Удельная масса составляет  кгм −3 ; кроме того, коэффициент упругости равен   Па. Во-первых, собственные частоты конструкции равны 0.15, 0,41, 0,86, 1,02, 1,39, 1,77, 2,14 и 2,29 Гц, соответственно, на основе расчета методом конечных элементов (КЭ). В узлах 4 и 9 соответственно прикладываем две внешние нагрузки. Нагрузка — это грех возбуждения.

А другая нагрузка является ударной.

Предположим, что жесткости для элементов фермы 17, 15, 14, 10, 7 и 5 являются неизвестными для идентификации параметрами с их первоначальными значениями 633,0, 759,5, 1163,5, 1342,5, 633,0 и 759,5  Н/м по отдельности. Таким образом, расширенный вектор состояния относится к .Семь ускоренных сигналов, определенных для распознавания, – это горизонтальные в узле 9, а также вертикальные в узлах 10, 9, 7, 5, 4 и 3. При этом сигналы измерений использовались для моделирования методом добавление 4% окружающего шума. Исходная расширенная ковариация состояния состоит из трех частей, которые представляют собой вектор ковариации смещения, скорости (, ) и неизвестной жесткости (), и считается, что n dof = 30 представляет собой количество ферменных конструкций.Ковариантные матрицы шума системы и измеренного шума принимались как и по отдельности. С точки зрения предложенной формулы две внешние нагрузки были распознаны с распознанными кривыми (см. рис. 2 и 3), сравнивая активные кривые нагрузок. Обе идентифицированные нагрузки имеют проблему дрейфа по сравнению с реальными значениями. Структурный сдвиг и скорость распознаются вместе. На рисунке 4 показаны признанные результаты вертикального смещения и скорости в узле 7 и теоретические значения. Распознанная скорость является точной; однако распознанное смещение имеет проблему дрейфа на низких частотах из-за единственных измерений ускорения.



Поэтому в измерения ускорений были введены локальные фиктивные сдвиги измерений. Вертикальные смещения узлов 4 и 9 были взяты в качестве фиктивных измерений вместе с вышеупомянутыми семью ускорениями, и На рис. 5 показано сравнение идентифицированных результатов нагрузки u 1 , а на рис. 6 показан усиленный сегмент (14–14,5  с) на рис. 5 для лучшей иллюстрации.На рисунках 7 и 8 показаны идентифицированные нагрузки u 2 , смещение и скорость. Ложный дрейф очевидно уменьшается при использовании предложенного EGDF, основанного на фиктивных измерениях смещения. В таблице 1 показаны определенные значения жесткости. Распознанная относительная ошибка (RE) определяется следующим образом: 5 5 7 10 10 14 14 15 17



K I (N / m) Точный 1265.9 1265,9 895 895 1265,9 1265,9 к я (Н / м) идентифицировали 1265,3 1260,6 900,878 889,758 1277,2 1257,7 RE (%) 0,05 0,42 0,66 0,59 0,89 0,65

признанные параметры являются точными.

Как и в предыдущем описании, ковариационная матрица R dm сильно влияет на оценки. Два следующих случая демонстрируют влияние значения R dm . Одно меньшее значение как R дм  = diag [10 −6 , 10 −6 ], а другое — большее значение как R dm  =09diag [10 −6  = 9 , 10 −2 ]. Идентифицированные результаты показаны на рисунках 9–11.На рисунках 9 и 10 видно, что нагрузка определяется неточно, особенно низкочастотные составляющие, а выявленное смещение меньше по сравнению с точным значением из-за меньшего R дм . Из рисунков 11 и 12 видно, что идентифицированная нагрузка не соответствует фактической нагрузке, а идентифицированное смещение имеет проблему низкочастотного дрейфа из-за больших R дм .



5.Выводы

В работе предложена модифицированная формула путем слияния данных об определении ускорения и реакции фиктивного смещения для совместной идентификации динамической нагрузки и параметров. Это эффективно снижает ложное смещение низкой частоты при оценке нагрузок и смещений, что можно увидеть в обычном алгоритме EGDF, использующем исключительно измерения ускорения. Алгоритм полезен в зависимости от ковариационной матрицы фиктивных перемещений. Ковариация выбирается на порядок больше по сравнению с реальным движением системы для подходящей оценки.Для доказательства формулы в работе представлен численный пример, включающий влияние различных уровней ковариации фиктивных перемещений. Кроме того, алгоритм подходит для модальной области идентификации.

Доступность данных

Данные, использованные для поддержки результатов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Исследование финансировалось Национальным научным фондом Китая (грант No.52065013), Технологический фонд Наньтуна, Китай (грант № JCZ18056), Фонд естественных наук высших учебных заведений Цзянсу Китая (гранты № 18KJB580014 и 19KJD14003), Фонд естественных наук Гуанси (грант № 2018GXNSFAA281276 и 2018GXNSFBA281012 ), Проект специального фонда инновационного развития Гуанси (Guike AA18242033) и Проект развития научных исследований и планирования Лючжоу (№ грантов 2020GAAA0403, 2019AD10203 и 2018AA20301).

В чем разница между статическими и динамическими нагрузками?

Статические нагрузки отличаются от динамических тем, что сила статической нагрузки остается постоянной.При динамической нагрузке силы, связанные с нагрузкой, изменяются в зависимости от внешних обстоятельств.

Статическая нагрузка и динамическая нагрузка Основное различие между статической и динамической нагрузкой заключается в силе, создаваемой весом объекта. В статике нагрузка остается постоянной и не меняется со временем. При динамической нагрузке какой-то внешний фактор вызывает изменение сил веса груза. Некоторые из факторов, которые могут повлиять на нагрузку и сделать ее динамической, включают:

  • Движение : Если держатель груза находится в движении, есть вероятность, что сила, создаваемая распределением веса, может измениться.Это означает, что такие изменения силы необходимо учитывать при перемещении груза с одного места на другое.
  • Повышенное напряжение : Напряжение создается, когда два груза борются друг с другом. Это увеличение может привести к смещению сил веса от одной нагрузки к другой. В результате большая нагрузка оказывает большее влияние на меньшую нагрузку, возможно, даже приводя к ее дисбалансу.
  • Внешняя сила : Движение воздуха, воды и земли может привести к смещению груза.Это смещение обычно также вызывает изменения силы веса. Это означает, что все, что удерживает вес, должно приспосабливаться, чтобы компенсировать изменяющуюся силу.
  • Примеры статической и динамической нагрузки Хорошим примером статической нагрузки является грузовик с грузом внутри, неподвижно стоящий на одном месте. Сила веса груза имеет мало шансов измениться, пока грузовик остается неподвижным. Как только грузовик начинает двигаться, груз становится динамическим, так как сила движения может вызвать смещение груза, изменяя действие силы веса груза.Если грузовик движется слишком быстро, это может даже вызвать сильное смещение сил груза, что приведет к его падению или, по крайней мере, затруднит управление грузовиком по дорожному покрытию. Кроме того, при остановке сила веса груза может смещаться вперед, что затрудняет быструю остановку транспортного средства.

    Мост представляет собой еще один пример действия статических и динамических сил. Вес моста является статической нагрузкой, так как он не меняется со временем, пока по нему ничего не движется или внешние силы, такие как ветер, не движутся против него.Грузовик, движущийся по мосту, создает динамическую нагрузку на мост, увеличивая вес моста по мере его пересечения. Ветер, дующий на мост, также может изменять силы веса моста, так как перемещает его из стороны в сторону, создавая динамическую нагрузку на мост. Вот почему важно, чтобы инженеры учитывали все силы, которые могут воздействовать на конкретный мост, чтобы спроектировать устойчивую и безопасную конструкцию. Еще одна важная сила, о которой следует помнить, — это кручение: любое скручивание моста на ветру вызывает дополнительное напряжение конструкции, что, в свою очередь, может повлиять на то, какую нагрузку мост может выдержать.

    БОЛЬШЕ ОТ REFERENCE.COM

    Документация | Определить динамические нагрузки

    Динамическая (зависящая от времени) нагрузка на границы (вершины, ребра и грани) может быть определена в терминах смещения, силы, скорости или ускорения в зависимости от времени.

    Настройки проекта

    Убедитесь, что флажок «Динамический анализ» установлен в настройках проекта. и введите параметры динамической настройки.

    Добавить динамическую нагрузку

    Для определения динамических нагрузок на границы:

    1. Выберите вкладку рабочего процесса Dynamic .
    2. Выберите Определить динамические нагрузки на панели инструментов или в меню Динамические .
    3. Появится диалоговое окно Dynamic Load Properties . Чтобы отредактировать существующую загрузку, щелкните имя загрузки в списке слева от диалогового окна. Чтобы определить новую нагрузку, нажмите кнопку Добавить . Чтобы удалить загрузку, нажмите кнопку Удалить . Вы можете ввести или отредактировать имя загрузки или использовать имя по умолчанию (например, Динамическая загрузка 1).
    4. Выберите нагрузку Введите .Есть пять возможных динамических типов нагрузки:
      • Force
      • Смещение
      • Скорость
      • Скорость
      • Ускорение
    5. Выберите направление нагрузки (ы):
      • Custom — X, Y или Z Оси только
      • (к границе)

      Динамическая нагрузка может быть определена независимо в направлениях X, Y и Z или нагрузка может быть приложена в направлении, перпендикулярном границе, к которой она будет приложена. Выберите соответствующий вариант направления, будь то нормальное направление или комбинация направлений X, Y и Z.

    6. Нажмите кнопку Определить рядом с опцией X, Y, Z или Обычный, и вы увидите другое диалоговое окно, которое позволяет вам ввести информацию о нагрузке, зависящую от времени. Введите значения времени и нагрузки в столбцах данных (должны быть определены как минимум две точки).
    7. Вы также можете Импортировать или Экспортировать текстовые файлы с разделителями-запятыми, табуляцией или пробелами для добавления или извлечения данных функции загрузки.
    8. Выберите Показать диаграмму , чтобы отобразить функцию в области диаграммы справа.Нажмите кнопку Копировать диаграмму , чтобы скопировать изображение диаграммы в буфер обмена Microsoft.
    9. Используйте доступные инструменты редактирования в правой части таблицы, чтобы выбрать все, вырезать, скопировать, вставить из буфера обмена, вставить, удалить, добавить значения данных.
    10. Выберите OK в диалоговом окне Определить динамическую нагрузку после ввода функции нагрузки.
    11. Выберите OK в диалоговом окне Свойства динамической нагрузки , чтобы сохранить динамическую(ые) нагрузку(и).

    После определения динамических нагрузок их можно применить к модели с помощью параметра «Добавить динамические нагрузки».

    Коррекция дрейфа

    Опция Коррекция дрейфа применима только для типов нагрузки «Скорость» или «Ускорение». Выбор этого параметра гарантирует, что смещение, применяемое к узлам, будет начинаться и заканчиваться нулем. Подробнее см. в документе «Теория динамического анализа».

    Совместимая база

    Опция Compliant Base применима только для типов нагрузки «Скорость» или «Ускорение». Поскольку жесткое основание сведет на нет влияние граничных условий поглощения, для поглощения исходящих волн от модели (чтобы избежать отражения этих волн обратно в модель) ограничение движения переносится на напряжения и применяется к границам.Этот параметр можно применять только к нагрузкам скорости или ускорения, применяемым к горизонтальной и плоской грани, лежащей в плоскости XY и являющейся основанием внешней геометрии.

    Спектр мощности

    В чем разница между динамической и статической грузоподъемностью?

    Линейные подшипники качения, такие как круглые валы и втулки, профилированные рельсовые направляющие, скрещенные роликовые направляющие и даже шарико-винтовые пары, имеют две спецификации грузоподъемности — динамическую грузоподъемность и статическую грузоподъемность, которые основаны на различных рабочих параметрах и характеристиках. критерии и не зависят друг от друга.Чтобы точно определить размер и выбрать линейный подшипник качения или шарико-винтовую передачу, важно понимать различия между ними и когда каждый из них используется.

    В линейных подшипниках с рециркуляционным элементом могут использоваться шарики (слева) или ролики (справа).
    Изображение предоставлено: Schaeffler Group Inc.
    Усталостное разрушение дорожки качения подшипника.
    Изображение предоставлено: The Barden Corporation. ) или количество оборотов (ШВП) без усталости.Усталость определяется как наличие отслаивания на поверхности тел качения или дорожек качения.

    Динамическая грузоподъемность используется для определения номинального срока службы подшипника качения. Этот срок службы обычно называют сроком службы L10, потому что это срок службы, который ожидается для 90 процентов группы идентичных подшипников при заданных условиях нагрузки и скорости.

    Для линейных подшипников с шариками:

    Для линейных подшипников с роликами:

    L 10 = расчетный (номинальный) срок службы подшипника

    C = базовая динамическая грузоподъемность

    F = приложенная нагрузка

    Допустимая динамическая нагрузка и расчет срока службы L10 определяются стандартом ISO 14728-1 для линейных подшипников и стандартом ISO 3408-5 для шарико-винтовых пар.Стандарт шарико-винтовой передачи указывает, что динамическая грузоподъемность основана на сроке службы L10, равном 1 миллиону оборотов. Однако стандарт на линейные подшипники позволяет указать динамическую грузоподъемность для срока службы L10, равного или 50 000 м или 100 000 м.

    Важно учитывать основу срока службы линейных подшипников L10, особенно при сравнении линейных направляющих разных производителей или даже разных серий одного и того же производителя. Если линейная направляющая, динамическая грузоподъемность которой основана на 100 000 м, сравнивается с линейной направляющей, динамическая грузоподъемность которой основана на 50 000 м, следует применить одно из следующих преобразований: Разделите грузоподъемность 50 000 м на 1.26 ИЛИ умножьте грузоподъемность на 100 000 м на 1,26. (В этой статье объясняется, как рассчитывается коэффициент преобразования 1,26.)


    Имейте в виду, что номинальный срок службы L10 является теоретическим сроком службы, основанным на чистой окружающей среде, надлежащей смазке и правильном монтаже. На фактический срок службы подшипника могут отрицательно повлиять загрязнение, отсутствие смазки, неправильный монтаж и другие факторы.


    Статическая грузоподъемность, C 0 , представляет собой величину нагрузки, которую подшипник может выдержать до того, как сумма деформации шарика и дорожки качения станет равной 0.01 процент (0,0001 раза) от диаметра шара, как определено в ISO 14728-2. Статическая грузоподъемность почти всегда выше, чем динамическая грузоподъемность, поскольку ее ограничением является пластическая деформация материала шарика и дорожек качения, которая возникает, когда нагрузка прикладывается к подшипнику в статическом (неподвижном) или медленно движущемся состоянии.

    Динамическая грузоподъемность C и статическая грузоподъемность C 0 важны при выборе размера подшипника качения или шарико-винтовой передачи.
    Изображение предоставлено Bosch Rexroth Corp.

    Статические нагрузки часто являются результатом ударов по подшипнику, которые незапланированы и трудно поддаются количественной оценке. Поэтому производители линейных подшипников и шарико-винтовых пар рекомендуют применять статический коэффициент безопасности в зависимости от типа применения и условий эксплуатации. Статический запас прочности представляет собой отношение между базовой номинальной статической нагрузкой и максимальной комбинированной статической нагрузкой, приложенной к подшипнику. Он может варьироваться от 2 для условий плавной работы с низким риском вибрации, до 5 или 6 для применений, которые могут подвергаться сильным ударным нагрузкам.

    S 0  = коэффициент запаса по статической нагрузке

    C 0  = статическая грузоподъемность

    F 0max = максимальная комбинированная статическая нагрузка


    Изображение предоставлено Bosch Rexroth Corp.

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.