Иванов Часть 1 (А.С. Иванов - Конструируем машины - Часть 1), страница 9

Леером служит нить по прочности не ниже хлопчатобумажной И 10. Сопоставляя варианты по летным качествам и технологичности, можно отметить, что лучшие удельные показатели отношения подъемной силы к массе имеют русский и американский змеи, а наиболее дешевы змеи (2.25 в и г). 2.5.3. Формулы для расчета и оптимизации конструкции Силу давления ветра Д, Н, на тело И.Ньютон предложил оценивать по формуле (',1 = 0,5срАрт, (2.б) где с — коэффициент сопротивления (безразмерная величина~, определяемый экспериментально; р — плотность воздуха, кг/м; А — площадь обдуваемой поверхности тела, мз; р — скорость воздушного потока, м/с. 60 Рис 2 25 ВоздУшные змеи д — русский: б — американский: е — французский: г — предлагаемый нами: д = 20...30 мм; й = !0 мм; 1 20...30 мм; а/а = 1,4; дз 0,5а, с аз, Д = = 0,5тау+ РГ; е = 0,5Ва; а1 0,33а; В ю д, Дх = 0,5 с»рАр2; 0„= 0,5 с, р АР; (2.8) 0= 4Я+Оу, (2.9) (2„ х )су ах о.в 0,4 с с» 63 62 Исследования по аэродинамике Ф.

Ланчестера (1894 г.) и Н.Е. Жуковского (1906 г.) показали, что в наклонной пластинке, установленной под углом атаки к воздушному потоку, возникает значительная подъемная сила. Выгибая пластинку и изменяя ее профиль, можно менять подъемную силу профиля. Эти исследования привели к рождению авиации, а также повышению силы тяги парусов и гребных винтов судов. В настоящее время силу давления ветра на профиль, установленный наклонно к воздушному потоку, оценивают по формулам где с„и с — коэффициенты сопротивления и подъемной силы; их определяют продувкой в аэродинамической трубе модели профиля. Для пластины, установленной под углом атаки а (рис.

2.26, а), будем считать справедливыми значения с„и с, полученные продувкой в аэродинамической трубе Центрально- а б Рис. 2.26. Пластина, установленная под углом а к потоку воздуха. а — силы, дсйствуюшис на пластину; б — коэффициенты сопротивления с„и с польсмной силы, пр лстввлснныс в виде поляры Лилиенталя в эависимости от а го аэрогидродинамического института (ЦАГИ). На рис. 24, в они представлены в зависимости от угла атаки а, а на рис. 2.26, б эти же результаты изображены в виде так называемой поляры Лилиенталя, связывающей сх и с, при фиксированных значениях а, указанных на графике.

(Можно также приближенно считать, основываясь на результатах исследований Людвига Феппля, что с„= 0,5п з)пи, с„= 2п з(па.) Равновесие змея в полете обусловлено действием трех сил (рис. 2.27): силы тяжести змея 6, силы давления ветра (2 и силы натяжения леера Е Сила тяжести действует вниз. Она приложена в центре масс, а сила давления ветра — в центре давления. Центр давления пластины, согласно допущению М.О.

Франкфурта и В.Н. Волостных, считаем расположенным в середине, хотя известны исследования Р.Т. Джонса (см. список литературы), где для тонких симметричных профилей получено его расположение на расстоянии 0,25а от передней кромки профиля. Рнс. 2.27. Расчетная схема воздушного змея Согласно условию равновесия произвольной плоской системы сил (2.2), змей остается в равновесии, если сумма проекций всех сил по осям х и у, а также сумма моментов этих сил относительно произвольно выбранной точки (выбираем ~очку А) равняется нулю Е Р = О. Р = 0,5с„рАиз — Гсоз3 = 0; (2.10) Е Г~ = ()у — С- )о = 0,5с рАи2 — С- Рз1г(3 — 0 (2.11) Е елА (яи) = д„у - д х2+ Сх1 — — 0,5с„рАъ2 с зш (60 — а)— — 0,5с рАе-с сов(60 — а)+ С1(1 — 0,5а) сова+осок(60 — а)) = О, (2.12) где с = А23 = АО = 0,5а.

Система из трех уравнений решается следующим образом. Перебирая значения а, для каждого из них вычисляют сумму в правой части уравнения (2.12). Искомым будет то значение а, при котором сумма равна нулю. Зная а, из системы двух уравнений (2.10, 2.11) находят неизвестные Р и 13. Плотность воздуха принимается равной р = 1,25 кг/мз. 2.5.4. Расчет констнукцнн Расчет проведем на примере русского змея (см. рис. 2.25, а).

Пустьа= 0,42м; Ь=О,3м(А-0,126м2); С =1Н;1=а„~ = = 9,41 м/с. Требуется аналитическим путем определить а, (3, с и выяснить, к чему приведет увеличение 1, т.е. смещение центра масс змея к его хвосту. Задаваясь разными значениями а и подставляя их в формулу ( . ), выясняем, что сумма слагаемых близка к нулю при а = (2.12, = 15,7'. При а = 15,7' из формул (2.10, 2.11) находим Г = = 3,2 Н, 13 = 71о. Р анее мы эту же задачу решали графическим методом (см. пример 2.1) и получили результаты, близкие к найденным. Разл зличие в результатах объясняется погрешностями графического метода, возникающими вследствие неточностей изображения векторов и измерений как их длин, так и углов межд у Решая ту же систему уравнений при большем значении 1 (нами взято 1 = 1,5а), получаем а = 23о; Р = 4,9 Н; 13 = 66,7о.

Так как угол 3 уменьшился, то это значит, что змей взлетит на меньшую высоту, чем в первом случае. Оговоримся, что последующее взвешивание змея, имеющего указанные размеры, показало вес его несущей поверхности и хвоста по 0,2 Н. Таким образом, в расчетах сила С взята завышенной, а размер 1 занижен по сравнению с реальным. Приложение П.2 П.2.1. йласснфикании деталей машин н их обозначение иа кииематнческих схемах Машины и приводы имеют в своем составе, как правило, следующие детали: 1) валы, передающие вращающий момент по длине, и оси, которые в отличие от валов вращающий момент не передают; 2) подшипники, поддерживающие вращающиеся валы; 3) зубчатые и червячные колеса, зубчатые рейки, шкивы, звездочки, ремни, цепи и др., совокупность которых позволяет получить передачу; 4) муфты, передающие вращающий момент от одного вала к другому и реже — от вала к насаженному на него колесу или наоборот; 5) корпусные детали, в которых устанавливают валы с подшипниками; 6) крепежные детали, стягивающие корпусные и другие детали.

Кроме того, в машинах и приводах применяют шпонки, штифты, стопорные кольца, пружины и др. Принципы устройства, а также работы машин и приводов легче анализировать с помощью кинематических схем, на которых представляют в определенной взаимосвязи совокупность кинематических элементов. Кинематические элементы, согласно ГОСТ 2770-68, следует изображать так', как указано на рис. П.2.1. Расшифровка их наименований приведена в табл. П.2.1. 5 зак. 57 Список литературы Бать М.И., Дэгаиегидзе ГЮ., Кельзои АС. Теоретическая механика в примерах и задачах: Учсб. пособие для вузов. В 2-х т.

— Мс Наука, 1984.— 1. 1 — 504 с. БиргеР Н-4., Мавлютов Р.Р. Сопротивление материалов: У шб. лля вузов. — Мс Иэл-во МАИ, !994. — 5!2 с. Гордон Дэс Конструкпии, иди почему не ломаются веши / Пер. с англ. ВД Эфроса; Пол рсл. С.Т. Милейко. — Мс Мир, !980. — 390 с. Горин СМ. Экспериментальная аэромсхвника: Учеб. пособие для вузов.— М Высшая шкала, 1970.

— 432 с. Дэсонс Р Т Теория крыла / Пер. с англ. В Н. Голубкина; Под ред. М Н. Когана. — Мс Мир, 1995. — 208 с. Коэсевииков С.Н., Есипенко Я:И., Раскин Я.М. Механизмы: Справочник.— М: Машиностроение, 1976. — 784 с. Костенко ВН., Столяров ЮС. Мир моделей. — Мс ДОСААФ,!989. — 200 с. Мараховский СД., Москалев В.Ф. Простейшие летаюшие модели. Сделай сам. — Мс Машиностроение, !989. — 88 с. Ргигегпов Д.Н. Летали машин: Учеб. для вузов.

Мс Машиностроение, 1989. — 496 с. Сиириав ГВ. Рождснныс вихрем. — Мс Знание, !982. — !92 с. Гарг СМ. Краткий курс теоретической механики: Учеб. для вузов. — Мс Физматгиз, !961. — 400 с. Техническая энциклопедия: В 8 т. — СПбс Просвещение, 1896 г. — Т. 4, 6. Франкфурт М.О., Вогооииых В.Н. Аэродинамические характеристики хвостовых оперений и боковых планов для ветроустановок / Промышленная аэродинамика. Мс Машиностроение. Вып. 26, 1964.

— С. !26-!31. Элементы приборных устройств: В 2-х частях: Учеб. пособие лля вузов Тищенко О.Ф., Кисслев Л.Т., Коваленко А.П. и др. — Мс Высшая школа, 1982. — Ч. 2. — 263 с. Ш а г 3. ПРОСТЫЕ МАШИНЫ ° Как затаскивали наверх глыбы массой 2500 кг при строительстве пирамиды Хеопса? Как устанавливали вцзтикальло колонны массой около 80000 кг в те времена? ° Что такое дифференциальный блок, полиспаст, кабгспшн, шатуф, пария? ° Какова производительность человека: при подьеме воды ведрами, с аомащью шатуфа ГэсуравляА водоподьемиого вшвпа? ° Каково соотношение производительности человека при работе стоя, согнувшись и па корточках? в Каковы мощности здорового человека и спортсмена? ° Какими параметрами и почему отличаются топор от калуло? ° Какими величинаии оценивали коэффициеиты трения Леонардо да Винчи и Леонард Эйлер; почему их оценки развичаются; какие коэффициенты трения приняты в настоящее время? в Как зависит разброс значений коэффициента трения от размера пгрущихся поверхностей? ° Кта, когда, где и почему начал массовое производство в машиностроении? в Как оценить момент завиичиваиия резьбового соединении и КПД резьбы? Ответы на эти вопросы и не только на них Вы найдете в 3-м шаге.

В шагах ! и 2 были введены понятия машины, передачи, привода, мощности, вращающего момента и КПД, а также сформулированы условия равновесия твердого тела. На данном шаге конкретизируются эти понятия и условия при рассмотрении конструкции простых машин, применявшихся издревле человеком, анализируются силовые соотношения в их передачах и возможности мускульного привода, вводится понятие коэффициента трения скольжения и приводятся справочные данные по его величине для разных пар трения.

3.1. Предпосылки появления простых машин История общества — это не только история войн, но и история развития орудий труда, оружия, средств транспорта и ЛР. Возникновение древнейших государств земного шара связано с освоением долин великих афро-азиатских рек. В Ч...П1 тысячелетиях до н.э. долины Нила, Тигра, Евфрата н Инда оказались наиболее благоприятными для развития земледельческо-скотоводческого хозяйства. Наносные земли были исключительно плодородными и легко поддающимися обработке. Субтропический климат позволял получать урожай дважды-трижды в году. Вместе с тем, для большинства этих местностей характерно незчачительное количество осадков, поэтому развитие земледелия в таких местностях связано с развитием искусственного орошения.

Избыток продуктов сельского хозяйства, получаемый на орошаемых землях, привел к развитию торговли. Торговля стимулировала строительство кораблей и подъемно-транспортной техники, необходимой для загрузки транспорта. Избыток продукции в одних местах и недостаток в других привел к необходимости защиты территории и к войнам. Для обслуживания ирригационных сооружений (см. рис.