И цилиндрический шарнир (шнпо)
4) Невесомый стержень с шарнирами на концах (см. рисунок 7 – стержень 1-2). Шарниры на расчетных схемах изображаются в виде небольшого полого кружка. Если связью является криволинейный «невесомый» стержень (как на рисунке 7), то его реакция будет направлена по прямой 1-2, соединяющей центры шарниров 1 и 2. Реакция прямолинейного «невесомого» стержня с шарнирами на концах направлена вдоль центральной оси стержня. В отличие от нити прямолинейный или криволинейный стержень с опорными шарнирами по концам может передавать как силы растяжения, так и силы сжатия.
5) Подвижный шарнир (каток) – ограничивает движение тела 1 в направлении, перпендикулярном плоскости опирания (например, к наклонной плоскости ВС тела 2 на рисунке 8). Поэтому реакция будет всегда направлена перпендикулярно плоскости опирания (которая может быть горизонтальной, вертикальной или наклонной).
(реакция ШПО)
(реакция ШПО)
тело 1 Ш
С тело 1 90о Ш С
90о
тело 2 («земля») тело 2 («земля»)
В В
а) б)
Рисунок 8. Схемы связи между телами в виде подвижного шарнира (катка)
Или шарнирно-подвижной опоры (шпо) тела 1 с «землей»
Вращательное движение тела 1 вокруг центра шарнира Ш, а также движение вдоль плоскости ВС (прокатывание), не запрещены. Поэтому реакции сопротивления повороту (реактивный момент в шарнире Ш) и сопротивления движению тела 1 вдоль плоскости ВС возникать не могут. Такую опорную связь тела с «землей» в виде цилиндрического шарнира, имеющего возможность прокатываться вдоль опорной плоскости, инженеры называют шарнирно-подвижной опорой (ШПО). Упрощенная схема шарнирно-подвижной опоры приведена на рисунке 8,б.
6) Сферический шарнир. Он позволяет телу поворачиваться «без трения» относительно центра О (начала координат x, y, z) сферического шарнира (СШ), т. е. относительно любой оси, но не разрешает никакие линейные перемещения вдоль координатных осей x, y и z (см. рисунок 9,а), если корпус СШ неподвижно прикреплен к «земле». Поэтому сила реакции сферического шарнира приложена к его центру О и может иметь любое направление в системе координат x, y, z.
z
z
(реакция
сферического тело
тело шарнира)
О y
O подпятник
y
x
x
а) б)
Рисунок 9. Схемы связей в виде сферического шарнира а) и подпятника б)
7) Подпятник (см. рисунок 9,б). Подпятник отличается от цилиндрического шарнира тем, что кроме радиальных сил (перпендикулярных оси вращения шарнира) он может воспринимать также и осевую силу (одностороннюю или двустороннюю вдоль оси вращения шарнира). Реакция подпятника ( по рисунку 9,б), как и реакция сферического шарнира, может иметь любое направление в системе координат x, y, z. На том же рисунке показана также реакция цилиндрического шарнира, перпендикулярная оси его вращения, (в данном случае рассматриваемое тело имеет два типа связей – подпятник и цилиндрический шарнир).
При решении задач статики реакции связей твердых тел (элементов конструкций) очень часто являются неизвестными силовыми факторами, подлежащими расчетному определению. Определив реакции связей, можно затем определять и внутренние силовые факторы в телах (элементах конструкций), что необходимо для их расчетов, в частности, на прочность.