Диссертация (1026016), страница 11

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 11)

Эти90усилиямогутбытьназванытяговымиусилиямипоаналогиистерминологией, применяемой в теории трубок Бурдона.Влинейнойтеориисетчатыхоболочекизвестно[22],чтоцилиндрическая сетчатая оболочка с равновесным углом наклона нитейкорда 54.7 ведет себя как сплошной стержень с таким же радиусомпоперечного сечения и модулем упругости E=5p. Т. е., жесткость сеченияэквивалентной балки равнаEJ  5 p  2R 6445pR 44(4.19)Обращая задачу, получаем, что с точки зрения линейной теориисетчатых оболочек рассмотренная оболочка должна вести себя какконсольная балка с жесткостью сечения (4.19) и с приложенными на краюмоментом M* и продольной растягивающей силой F* (Рис.

4.8).yM*F*EJ, lxРис. 4.8. Схема нагружения эквивалентного стержняДля стержня, показанного на Рис. 4.8. поперечные перемещенияопределяются дифференциальными уравнениями механики стержней [116]:91 dx ds  cos  , dy  sin  , ds d  M , ds EJ dQx  qx , ds dQ y  qy , ds dM Qx sin   Qy cos  . ds(4.20)где x, y - декартовы координаты деформированной оси стержня;  - наклонкасательной к оси x; Qx, Qy - проекции вектора внутренних сил на декартовыоси; M - изгибающий момент в сечении стержня.В заделанном сечении балки при s=0 должны выполняться следующиеграничные условияx  0   0,y  0   0,,2Qx  0   0, 0 (4.21)F* 0.8291,pR 2MM  0   03 .pRQy  0  Знаменатели в граничных условиях означают, что задача решалась вбезразмерном виде, при этом интегрирование велось от 0 до l/R=10.Единственной неизвестной в условиях (4.21) является M0 - неизвестныймомент в заделке, он был найден методом пристрелки, так чтобывыполнялось условие M(l)=M* в сечении s=l стержня.92Рис.

4.9. Конфигурация эквивалентного стержня ивнутренний изгибающий момент в стержнеГраничное условие M(l)=M* выполняется при M(0) = -0,02955pR3.Форма деформированного стержня и распределение изгибающих моментоввдоль оси стержня показаны на Рис. 4.9. Максимальный поворот,полученный при интегрировании системы (4.20) с указанными граничнымиусловиями равенmax Полученное  (l )  0.7996  45.82вышерешениенаосновеминимизацииполногофункционала системы дает поворот торца 42.4.

С учетом множествапредположений и упрощений соответствие результатов следует признатьочень хорошим.93Выполненное сопоставление подтверждаетправильность алгоритмаоснованного на минимизации полного функционала механической системы иего применимость для решения аналогичных задач.4.5.Расчетупругойхарактеристикиупругогоэлементапневмобаллонной муфтыПневматические баллоны с резинокордными оболочками могутиспользоваться не только как упругие элементы, подвески и домкраты, нотакже как составные элементы муфт (Рис. 4.10).Рис. 4.10.

Пневмобаллонная муфта [113]В Таблице 1 показана взаимосвязь размеров муфт и крутящегомомента, передаваемого муфтами.94Таблица 1Параметры пневмобаллонных муфт [113]Хотя внешне задача расчета пневмобаллонной муфты выглядит малопохожейнарассмотреннуювышезадачуопределенияравновеснойконфигурации сетчатой оболочки захвата, однако с математической точкизрения постановка этих задач практически не отличается.zMxРис.

4.11. Схема нагружения упругого элемента пневмобаллонной муфты95Отличие заключается в записи граничных условий. Вектор поворота и радиус-вектор центра тяжести подвижного днища rc , через которые изаписываются граничные условия (4.10), определяются всего лишь черезединственный неизвестный параметр – угол поворота подвижного днища (Рис. 4.11).

В системе координат, показанной на Рис. 4.11 указанные векторыпредставляются в виде 0 =  - 0, 1-cosrC =  0 sin (4.22)Внешний момент, приложенный к баллону, учитывается в полномпотенциале системы как дополнительная нагрузка   U ij  p  Vcone   Vijk   Mi, ji , j ,k(4.23)Знак «+» перед слагаемым, учитывающим момент объясняется тем, чтонаправления момента и угла на Рис. 4.11 противоположны.Прямая минимизация полного потенциала (4.23) позволяет найтиупругую характеристику одного из пневмобаллонов, т.езависимостьвнешнего момента от приращения угла поворота подвижного днища. Приминимизации угол  входит в число свободно варьируемых параметроввместе с координатами узлов. Для муфты с внешним диаметром 820 мм (см.Таблица 1) упругая характеристика одного из баллонов при рабочемдавлении 0.8МПа имеет вид96Рис.

4.12. Упругая характеристика одного из упругих элементовмуфты – половины пневмобаллонаПодчеркнем, что расчитана упругая характеристика только однойполовины одного из баллонов. Баллоны в пневмобаллонной муфтеустановлены таким образом, что в исходном состоянии уравновешивают другдруга, то есть момент на валу муфты в исходном состоянии (при отсутствииотносительного поворота валов) равен нулю. При относительном поворотевалов муфты три из шести баллонов нагружаются, а три разгружаются.Очевидно, что относительный поворот валов приводит к тому, что баллоныбольше не уравновешивают друг друга, т.е.

конфигурация всей муфты,состоящей из 6-ти баллонов перестает быть равновесной.Дляполученияхарактеристикивсеймуфтыдостаточноскомбинировать из зависимости M(), представленной на Рис. 4.12, полнуюзависимость момента муфты от угла относительного поворота валов муфты    M муфты    3  M    M     2  2(4.24)97Коэффициент1/2объясняетсятем,чтополовинабаллонаповорачивается на угол в два раза меньший, чем весь баллон.

Полученнаязависимость – упругая характеристика всей муфты, состоящей из 6 баллонов,представлена на Рис. 4.13Рис. 4.13. Упругая характеристика пневмобаллонной муфтыНа рисунке заметна нелинейность упругой характеристики. Однакоболее существенно то, что эта характеристика легко управляется изменениемдавления в баллонах. При необходимости отстроится от резонансныхрежимов в приводе, в который входит рассматриваемая муфта, достаточноувеличить или уменьшить давление в баллонах, что увеличивает илиуменьшает жесткость муфты.Выводы по главе 4:1). Для сетчатых оболочек произвольной формы с произвольнымзаконом укладки нитей разработана и реализована методика расчета наоснове прямой минимизации полного потенциала механической системы.Приведены две формы функционала – для дискретного набора узлов и длянепрерывных неизвестных функций.982).

Предложена новая концепция устройств управляемой упругойдеформации с разделением «чистой» и рабочей полостей на основе сетчатыхоболочек с неравновесной исходной конфигурацией.3). Приведен пример расчета цилиндрической сетчатой оболочки снеравновесной исходной конфигурацией, которая при подаче внутреннегодавления принимает торообразную форму, что позволяет использовать еепри создании захвата.4).

Указаны преимущества предлагаемых устройств: возможностьотделения рабочей полости от «чистой», простота управления и малаячувствительность к циклическим явлениям. Кроме того, жесткостью такихустройств можно управлять простым изменением внутреннего давления.5). Показано, что разработанная методика расчета сетчатых оболочекпри больших перемещениях практически без изменений применима также копределениюупругиххарактеристикпневмобаллонныхпродемонстрировано на примере муфты фирмы «Vulkan».муфт,что99ГЛАВА 5.

РАСЧЕТ СЕТЧАТОЙ ОБОЛОЧКИ ДВИЖИТЕЛЯТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА ВЫСОКОЙ ПРОХОДИМОСТИНа основании разработанных в предыдущих главах диссертацииметодик рассчитано напряженно-деформированное состояние резинокорднойоболочки движителя транспортного средства высокой проходимости,предназначенного для работы в условиях крайнего Севера.5.1.Описание транспортного средство высокой проходимости сэласто-винтовым движителемНаметившееся в последние годы глобальное потепление обусловилоблагоприятные перспективы для экономического развития приполярныхобластей России, Северо-Тихоокеанского побережья США и Канады, приэтом Арктический регион России это огромная территория более 9 млн.квадратныхкилометров,гденаходитсяполовинаот общероссийскихобъёмов запаса газа, 90 процентов углеводородов, 98 процентов алмазов, 90процентов золота и другие полезные ископаемые.Предполагаемые в ближайшее времявложения 2 трлн рублей вразвитие северных территорий России, увеличат вклад арктических регионовв экономику страны более чем вдвое.

К 2020 году он составит 14% в общемобъеме ВВП против сегодняшних 6% [130].В этих условиях Североморской путь между Европой и странамиАзиатско-Тихоокеанскогорегионаприобретаетглобальныйстатусевроазиатского транспортного коридора.Не стоит забывать, что Арктика — это государственная граница иактивное освоение арктического шельфа неизбежно приведёт к конфликтуинтересов между странами, предъявляющими свои претензии на его ресурсы.Не исключено, что противостояние выйдет за рамки дипломатического,поэтому в Концепции национальной безопасности и Военной доктрине100Российской Федерации особое место уделяется противоборству сторон вАрктике [79], [42].При этом основным сдерживающими фактором развития, наряду ссуровый климатом ибольшой разбросанностью населённых пунктов,является почти полное отсутствие коммуникаций.В этих условиях для обеспеченияхозяйственной деятельности ирешения оборонных задач особое внимание уделяетсявнедорожнымтранспортным средствам высокой проходимости.В настоящее время на шасси высокой проходимости применяетсянесколько типов апробированных в мировой практике конструкцийдвижителей.Это ленточные металлические или резино-металлические гусеничныедвижители с несложной конструкцией обеспечивающей низкие давлениямашинынаопорнуюповерхность,однако,известныеконструкцииметаллических и резино-металлических гусениц не решают проблемупроходимости транспортных средств на снежном покрове толщиной околоодного метра и более, а также на некоторых типах болотных грунтов.

Этипроблемы остаются пока трудно решаемыми и при использовании болеесовершенного объемного гусеничного движителя - пневмогусеницы.Наибольшийинтерессточкизренияпростотыконструкциипредставляют специальные колесные и планетарно-колесные движители.Кроме отмеченных выше движителей шасси высокой проходимостиширокую известность получил роторно - винтовой движитель, теория ипрактика конструирования которого представлена в достаточном объёме.Обладая относительно простой конструкцией, движитель обеспечивает оченьвысокуюпроходимостьтранспортногосредстваназаснеженныхобледенелых поверхностях, заболоченных грунтах и воде [19,101].и101На настоящий момент известны десятки успешных образцов машин сроторно – винтовым движителем, показавших хорошие эксплуатационныехарактеристики.Экспериментальныеитеоретическиеисследованияпараметроввзаимодействия роторно – винтового движителя с подстилающей [19],[82,83]поверхность показали значительное влияние конструктивных параметров,например:- соотношения массы ротора и корпуса;- угла наклона винтовых линий;- высоты винтовых линий.Особоследуетотметить,чтоэксплуатацияаппаратовтакойконфигурации происходит на различном грунтовом фоне:1.

Характеристики

Список файлов диссертации