SU658252A1 - Способ сохранени устойчивости прот женного тела при сжатии его в продольном направлении и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области механики и может быть применено в строительстве , в машиностроении и других област х народного хоз йства, в особенности, оно касаетс  способов сохранени  устойчивости прот женных тел-пластин или стержней (труб) при приложении к ним осевых сжимающих нагрузок. При этом нагрузки могут быть приложены к одному, либо к двум концам тела или это могут быть распределенные нагрузки, например, вес тела.

известно, что при увеличении сжимающей нагрузки прот женное тело, к которому она приложена, сохран ет свою форму до тех пор, пока приложенна  нагрузка не превзойдет некоторого значени , которое называетс  критической нагрузкой. При превышении критического значени  нагрузки тело тер ет устойчивость и изгибаетс .

Известен способ стабилизации деформации , включающий измерение деформации и воздействие через регул тор на исполнительный механизм, измен ющий величину деформации 1.

Однако этот способ не может быть применен дл  сохранени  устойчивости прот женного тела при сжатии его в продольном направлении.

Известен другой способ сохранени  устойчивости прот женного тела при сжатии его в продольном направлении, вк тючающий приложение силового воздействи  на тело, и известно устройство дл  осуществлени  данного способа, включающее исполнительный механизм дл  осуществлени  силового воздействи , механически соединенный с концом тела 2.

В этом способе силовое воздействие осуществл етс  таким образом, что нагрузка периодически измен етс  во времени с посто нным периодо.м. При этом среднее значение во времени за период такой измен ющейс  нагрузки, при которой тело сохран ет устойчивость, может превысить критическое значение, соответствующее посто нной нагрузке . Этот способ ближе к предложенному изобретению.

Недостаток указанного способа заключаетс  в том, что дл  того, чтобы среднее значение мен ющейс  нагрузки заметно превысило критическую нагрузку, необходимы большие амплитуды изменени  нагрузки.

Так, дл  увеличени  среднего значени  нагрузки вдвое по сравнению с критической необходима амплитуда колебаний более чем в два раза превышающа  саму величину средней нагрузки. Такие большие амплитуды колебаний нагрузки, во-аервых, требуют больших энергетических затрат, а во-вторых, могут привести к быстрому разрушению тела вследствие усталости материала.

Цель изобретени  - увеличение прикладываемой вдоль тела сжимаюшей нагрузки при сохранении формы тела.

Достигаетс  это тем, что в способе сохранени  устойчивости прот женного тела при сжатии его в продольном направлении, включающем приложение силового воздействи  на тело, дополнительно измер ют деформацию в контролируемой точке тела, а силовое воздействие на тело осуществл ют пр мо пропорционально измеренной величине деформации путем принудительного закручивани  конца тела. Кроме того, устройство дл  осуществлени  способа, включающее исполнительный механизм дл  осуществлени  силового воздействи  механически соединенный с концом тела, снабжено датчиком деформации, соединенным через блок обработки сигнала с исполнительным механизмом дл  осуществлени  силового воздействи .

Сущность способа по сн етс  чертежом. Стержень или выт нута  пластина установлены так, что на нее действует сила, направленна  вдоль прот женной оси.

Пластинка 1 жестко соединена с осью 2. Верхний конец пластинки щарнирно прикреплен к жесткому «невесомому валу 3, который может свободно перемещатьс  в плоскости, совпадающей с плоскостью начального невозмущенного положени  пластинки , параллельно самому себе. Нагрузка 4 сжимает пластинку. Если нагрузка превышает некоторую критическую величину, то пластинка начинает изгибатьс  и из невозмущенного статического состо ни  1 переходит в возмущенное динамическое состо ние 5, изображенное на чертеже пунктиром. Датчик деформации б в контролируемой точке пластины непрерывно подает сигнал о величине деформации 7 в блок обработки сигнала 8, котора  вырабатывает сигнал воздействи , передаваемый в исполнительный механизм 9 дл  осуществлени  силового воздействи .

Это может быть, например, электромотор, в вале которого защемлен нижний конец тела (пластинки) - его принудительно вращают вокруг неподвижной оси, проход щей через закручиваемый конец, перпендикул рный продольной оси. Закручивание осуществл ют в ту или другую сторону в зависимости от деформации, развивающейс  в контролируемой точке тела, относительно исходного состо ни . При этом не всегда представл етс  возможным ув зать простым образом направление вращение с направлением отклонени  контролируемой точки, оно имеет направление, противоположное направлению изгиба пластины (при нагрузках равных или меньших четырехкратным по отнощению к критической нагрузке). При больщих значени х нагрузки пластина может иметь одну или несколько полуволн изгиба и в этом случае такой простой св зи двух указанных направлений нет.

Блок обработки сигнала 8 в соответствии

0 с информацией, поступившей от датчика деформации 6, непрерывно вырабатывает сигнал, определ ющий момент 10, вырабатываемый электродвигателем, вращающим защемленный конец пластины. В некоторых случа х величину этого момента можно задавать пропорциональной величине деформации 7 контролируемой точки или моменту, развиваемому в этой точке пластины при изгибе.

В случае нескольких датчиков деформации величину момента 10 можно сделать равной линейной комбинации моментов, развиваемых в контролируемых точках с заранее вычисленными коэффициентами пропорциональности . Тогда величины нагрузок, которые способны выдерживать пластина, возрастают в несколько раз по сравнению с нагрузками, допустимыми дл  пластины с одним датчиком деформации.

За.метим, что величина деформации 7, а следовательно, величина момента 10, приQ лагаемого к пластине дл  стабилизации ее неустойчивости, будут тем меньше, чем больше быстродействие системы управлени . Если величина нагрузки, приложенной к телу фиксирована, то способ позвол ет уменьшить в несколько раз вес тела, ибо при этом

возникает возможность использовани  таких форм тела, которые были бы невозможны из-за возникающей неустойчивости, привод щей к изгибанию тела. В том случае, когда мы имеем дело с распределенными

0 нагрузками, например, с весом тела, использование способа позвол ет увеличивать длину тела в несколько раз при прочих неизменных параметрах с сохранением его устойчивости .

Вращени  конца тела вокруг одной оси

Claims (2)

1. оказываетс  достаточным, если мы имеем дело с телом, подобным выт нутой пластинке, а если тело подобно стержню, т. е. тело, у которого в плоскости, перпендикул рной выт нутой оси, нет преимущественного наO правлени , необходимо вращать защемленный конец тела одновременно вокруг двух осей, лежащих в плоскости, перпендикул рной выт нутой оси. Так, например, за эти оси можно вз ть главные оси инерции тела. Способ может быть использован при соз Дании сверхвысоких радиоантенн облегченного веса без раст жек: он может быть использован дл  увеличени  продольных нагрузок на различные вращающиес  сиетемы , как-то валы, сверла и т. д. При этом, например, в случае сверл при сохранении их поперечных размеров можно в несколько раз увеличить их длину. Способ может быть использован при подавлении неустойчивости вращающихс  систем, возникающий при превыщении числа оборотов критического значени . В случае сверл это позвол ет не только увеличить их длину, но и увеличить скорость сверлени . Сущность способа не ограничиваетс  типом используемого датчика деформации. Это может быть датчик, измер ющий отклонение заданной точки (например, электрический датчик), тензодатчик, измер ющий момент, датчик, измер ющий скорость или ускорение смещени  этой точки и т. д. Не ограничиваетс  он и указанным типом защемлени  нижнего конца, местом защемлени  (вверху, внизу или в промежуточном положении), числом защемлений, формой тела. Момент можно прикладывать и к незащемленной части тела. Вместо момента, прилагаемого к защемленному концу., можно задавать угол закрутки, перемещение и т. д. Силовое воздействие на тело можно осуществл ть посредством приложени  к нему силы в одной или нескольких точках или давлени , распределенного по всей поверхности тела или части его и т. д. Направление в пространстве вектора (или векторов) силового воздействи  на тело (сила, момент и т. д.) может измен тьс  во времени или оставатьс  фиксированным. Что касаетс  характера силового воздействи , то оно может быть и комбинированным. Формула изобретени  1.Способ сохранени  устойчивости прот женного тела при сжатии его в продольном направлении, включающий приложение силового воздействи  на тело, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  продольной устойчивости тела, дополнительно измер ют деформацию в контролируемой точке тела, а силовое воздействие на тело осуществл ют пр мо пропорционально измеренной величине деформации путем принудительного закручивани  конца тела. 2.Устройство дл  осуществлени  способа по п. 1, включающее исполнительный механизм дл  осуществлени  силового воздействи , механически соединенный с концом тела, отличающеес  тем, что оно снабжено датчиком деформации, соединенным через блок обработки сигнала с исполнительным механизмом дл  осуществлени  силового воздействи . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Техническа  кибернетика. «Устройство и элементы систем автоматического регулировани , под ред. Солодовникова В. В. 1975, кн. 2, с. 16.
2. 2.Болотин В. В. Динамическа  устойчивость упругих систем. Гостехиздат, 1956.