Ответ №11
Вращательная
кинематическая пара образуется цапфой
(опорной частью вала) и охватывающим её
подшипником. Для того чтобы цапфа,
находящаяся под действием нескольких
приложенных к ней сил, могла вращаться,
необходимо, чтобы равнодействующая Р
этих сил (рис. 1) создавала момент не
меньший момента силы трения.
Разложив
силу Р на нормальную Рn и
тангенциальную Рτ составляющие
и обозначив через: r плечо действия силы
Р относительно оси вращения цапфы; R –
радиус цапфы; λ - угол между линией
действия силы Р и радиусом, проведённым
в точку приложения силы P, получим:
момент,
вращающий цапфу, равен
Для
возможности движения необходимо
соблюдение условия
,
откуда
,
и поэтому 
Следовательно,
момент силы Р не может вращать цапфы,
если линия действия силы Р проходит
внутри круга с радиусом 
. Такой
круг получил название – круга трения.
ответ №12
Учет сил трения качения
Сопротивление движению при качении (трение качения) обусловлено эффектом молекулярного сцепления на площадке контакта, упругостью тел и трением при относительном проскальзывании поверхностей вследствие разной кривизны соприкасающихся тел.
В высшей кинематической паре, образованной звеньями 1 и 2 (рис. 1.23, а) в статическом состоянии под нагрузкой G вследствие деформации возникает площадка контакта, на которой действуют давления, распределенные по симметричному закону. При этом их равнодействующая: N = Gпроходит через центр катка. Для качения звена к нему необходимо приложить момент Т. Это обусловлено тем, что при перекатывании звена удельные давления перераспределяются таким образом, что общая реакция N смещается в направлении перекатывания на расстояние k, вследствие чего возникает момент сопротивления перекатыванию (рис. 1.23, б):
Ттр = k N. (1.56)
Коэффициент трения качения k = Ттр / N имеет размерность длины. Значение k определяется опытным путем. Оно зависит от упругих свойств материалов, радиуса кривизны соприкасающихся поверхностей, скорости качения и других факторов. В инженерной практике принимают: k=0,005 … 20 мм; наименьшие значения назначают для катков высокой твердости, наибольшие – при качении резиновых шин по мягкому грунту.
Рис. 1.23. Схема сил, действующих на цилиндр
Чтобы сравнить потери мощности на преодоление сопротивлений при качении и скольжении, представим движущий момент Т в виде пары сил:F=T/R (рис. 1.23, в), т.е. будем считать, что сила F приложена к центру катка. При равномерном движении эта сила равна силе сопротивления Fсдвижению. Условие равенства моментов сил относительно точки контакта: FR=kN. Исходя из этого, сила сопротивления равна соотношению
Fс = F = kN/R = fпрN, (1.57)
где fпр= k/R – приведенный коэффициент трения качения. Экспериментальные исследования показали, что значение приведенного коэффициента трения качения fпр почти на два порядка меньше коэффициента f трения скольжения.
Ответ № 13
КПД механизмов соединенных последовательно.
Часто для выполнения необходимой работы в машине применяется несколько разных механизмов, соединенных между собой.
Рисунок 30
В этом случае движение (и мощность) передается последовательно от одного механизма к другому. Полезной работой для предыдущего механизма является приведение в движение следующего. То есть полезная работа на выходе предыдущего механизма является одновременно движущей для последующего. Полезной работой всей системы является работа на выходе из последнего механизма системы:
Таким образом, общий коэффициент полезного действия системы последовательно соединенных механизмов равен произведению коэффициентов полезного действия этих механизмов:
Так как КПД любого механизма меньше единицы, то КПД системы последовательно соединенных механизмов оказывается всегда ниже худшего из механизмов этой системы. Поэтому, если применяется система последовательных механизмов (или отдельных элементов), то не следует включать в эту систему механизмы с низкими КПД.
Если последовательно соединяется "n" одинаковых механизмов:
то
где ηP – КПД любого промежуточного механизма.
ОТВЕТ №14
КПД Механизмов соединенных параллельно
Параллельное соединение
Рисунок 31
Несколько механизмов приводятся в движение одним двигателем. Полезная работа системы складывается из полезных работ на выходе из каждого механизма. На приведение в движение каждого из механизмов двигатель затрачивает часть своей энергии (АДВ i ). Тогда коэффициент полезного действия такой системы можно представить следующим образом:
В данном случае величина общего кпд зависит от доли энергии, отдаваемой двигателем механизмам с более высокими или более низкими кпд. Но во всех случаях общий КПД занимает некоторое промежуточное значение по отношению к частным КПД механизмов, соединенных в систему (КПД системы будет тем выше, чем большая часть энергии двигателя будет отдаваться механизмам с высокими КПД).
Если параллельно соединяется "n" одинаковых механизмов:
При параллельном соединении одинаковых механизмов КПД системы не изменяется и равен КПД одного механизма
Ответ №15
Переменное нагружение
Переменное нагружение связано с очень сложными явлениями.
Переменное нагружение, когда существенным является влияние концентрации напряжений на усталость металла.
Переменное нагружение торсионного вала при наличии больших динамических нагрузок обусловливает необходимость оптимизации его параметров
Переменные нагружения упругопластических тел в радиационном поле / / Динамические и технологические проблемы механики конструкций и сплошных сред: Матер.
Характер переменного нагружения большей частью бывает синусоидальным
При переменном нагружении, особенно с заданной деформацией, введение разгружающих надрезов может заметно повысить конструктивную прочность или увеличить число циклов до разрушения при той же нагрузке. Так, например, при знакопеременном кручении на заданный угол 7 образцов из стали ЗОХГСА после закалки и отпуска при 200 С образец с одним круговым надрезом выдерживает до разрушения восемь циклов, а образец с тремя последовательно расположенными такими же надрезами выдерживает 38 циклов.
При переменном нагружении образца, когда напряжение изменяется по синусоидальному закону, необратимо затраченная за один цикл удельная работа деформации A rar0eosin ( p тем больше, чем больше разность фаз напряжения и деформации.
Асимметричный цикл переменного нагружения детали возникает либо при несимметричном характере изменения внешней нагрузки на деталь относительно нуля, либо при наложении на симметричный цикл переменных напряжений ( вибраций) статической нагрузки или комплекса нагрузок.
Впоследствии Москвитин рассмотрел переменные нагружения в рамках общей математической теории пластичности Ильюшина.
Кривая усталости