1. Күштердің динамикалық әсері туралы түсінік
Машиналардың динамикасы мен беріктігі курсында тетіктердің статикалық, яғни тұрақты жүктемелерге кедергісі оқытылады. Машина жасау ксәбінің инженер-механиктері ішкі күштері динамикалық әсер ететін, яғни, уақыт бойынша өзгеретін тәжірибелік есептерді жиі қарастырады. Бірақ, кез-келген динамикалық есептің шешімі бірінші кезеңінде статикалық есептің шешіміне әкеледі. Есеп қарапайым статикалық есеп тәрізді шешіледі, яғни, жүктемелердің өзгеру мүмкіндіктерін ескермейді және тек соңғы кезеңінде ғана оның динамикалық сипаты қарастырылады.
Топтау жүргізейік. Динамикалық есептердің барлық түрлерін динамикалық жүктемелердің төрт түріне біріктіруге болады:
1) күштің әсер етуі нәтижесінде орын ауыстырулар болады, олар үшін үдеу тұрақты. Бұндай жүктемеге мысал ретінде жүк көтергіш құрылғының арқанына, мәселен лифт бөлмесін көтерген кезде түсірілген күшті айтуға болады.
2) түсірілген жүктеме өте қысқа уақыт мерзімінде өзінің мәнін өзгертеді. Бұл жағдайды соққы деп атайды. Жүк арқалыққа құлаған кезде, білік кенет тоқтағанда турбина қалақшасы сынған кезде соққы пайда болады.
3) Айнымалы күштің әсер ету нәтижесінде білеудің тербелістері пайда болады. Егер тербеліс жиілігі оның өзіндік тербелістерінің жиілігімен сәйкес келсе, резонанс құбылысы болады – тербеліс амплитудасы көп есе жоғарылайды. Мысалы, компрессордың жылдам айналатын біліктері үлкен айналымдарда резонанс жағдайына келе алады: тербеліс және созылу амплитудалары кенет жоғарылайды, бұдан мойынтіректер мен біліктің бұзылуы орын алады.
4) тетіктің қызмет көрсету толық мерзімі бойы жүктеме, берілген орнатылған заң бойынша, кезеңмен өзгереді. Мысалы, іштен жану қозғалтқышының қосиін-шатунды механизмнің шатуны кезекпен бірде жұмыс жүрісімен қатар сығылады, бірде жіберумен қатар созылады. Және де бұл үрдіс тетіктің барлық қызмет ету мерзімінде бірнеше мыңдаған сағат бойы жалғасады.
Динамикалық жүктемененің бұндай қызметін қайталама-айнымалы деп атайды. Бұл, динамикалық жүктелудің ерекше жағдайы және ерекше бұзылуға әкелуі мүмкін. Динамикалық есептерді бірінші кезеңде шешуі қарапайым статикалық есептердің шешіміне ұқсас. Кернеулер мен орын ауыстырулар қарапайым статикалық жүктемеге тәрізді анықталады, және тек соңғы кезеңінде динамикалылығы ескеріледі. Статикалық есептеулер барысында алынған нәтиже динамикалық коэффициентіне көбейтіледі, ол жүктеменің динамикалылығын ескереді. Коэффициент үшін есептеу формуласы әрбір нақты есеп үшін шығарылады. Мысалы, динамиканың бірінші жағдайы үшін ол бірнеше бірлік шамасын құрайды, яғни, жүктеме тұрақты болса, бірқалыпты орын ауыстыру кезіндегі кернеулердің 1,5-2 есе көп. Жүктеменің соққылық әсері кезінде динамикалық коэффициенттің шамасы бірнеше ондаған, тіпті жүздеген бірлікке жетеді. Осылай, соққылық жүктеме кезінде кернеулер мен деформациялар статикалық жүктелуден қарағанда он және жүз бірлікке жоғары. Үшінші сипаттамалық жағдай үшін, жүйе тербелістерінің өзіндік жиілігі еріксіз тербелістердің жиілігінен қаншаға ерекшеленетінінен динамикалық коэффициент тәуелді. Егер жиіліктер айтарлықтай өзгеше болса, коэффициент бірге жақын. Резонансқа жақын ол шексіздікке жақындап, айтарлықтай жоғарылайды.
Даламбер қағидасы. Статика, механикалық жүйенің тепе-теңдік жағдайымен сипатталады. Жүйе статикалық қалыпта болады – бұл, тепе-теңдік жағдайдың басты шарты. Жүйеге түсірілген барлық күштер мен моменттердің геометриялық қосындысы нөлге тең болғанда тепе-теңдік теңдеулерін құру мүмкіндігінен тепе-теңдік шарты тәуелді болады. Егер күштер мен моменттердің қосындысы нөлге тең болса, бұндай теңдеулер құрылмайды, жүйе тепе-теңдік қалпында болады. Тепе-теңдік теңдеулері арқылы беріктік пен қаттылық есептерін шешу үшін қажетті параметрлерді жеңіл есептеуге болады, олар – тірек реакциялар, ішкі күштік факторлар, кернеулер мен деформациялар. Динамикалық есептерді шешу кезінд тепе-теңдік теңдеулерін құру мүмкін емес – жүйенің қызметі динамикалық, сондықтан статиканың математикалық құралдарымен сипатталмайды. Бұдан динамикалық есептерді шешу күрделенеді. Бұл мәселені шешу үшін, белгілі механик және математик Даламбер, динамикалық есептерде ерекше ережені – Даламбер қағидасын қолдануды ұсынды. Қағиданың мәні бойынша, егер түсірілген динамикалық жүктемелерді статикалық деп есептесе, динамикалық есептерде тепе-теңдік теңдеулерін құруға болады. Жүктеменің механикалық сипатын ескеру үшін, механикалық жүйеге инерцияның қосымша күштері түсіріледі, олар да тепе-теңдік теңдеулеріне қатысады. Келесі шешімдер статикалық есептердің шешімдерінен ерекшеленбейді.
Даламбер қағидасы динамикалық есептерді статиканың математикалық құралдарының көмегімен шешуге мүмкіндік береді. Шешімдердің негізгі бөлігі тепе-теңдік теңдеулеріне негізделген әдістерді қолдануға сәйкес келеді. Механикалық жүйенің беріктігі мен қаттылығын анықтайтын барлық параметрлері статиканың ережелері бойынша анықталады. Тек соңғы кезеңінде аталған параметрлерді динамикалылық коэффициентіне көбейту арқылы жүктеменің динамикалық сипаты ескеріледі. Динамикалылық коэффициентін есептеудің ерекшелігі – жүктеме әсерінен болған көлденең қиманың статикалық орын ауыстыруларын алдын-ала есептеу. Сондықтан, динамикалық есептерді шешудің әдістерімен танысудан бұрын, түрлі деформациялар кезінде қималардың орын ауыстыруын анықтау әдістерін қарастырып алу қажет.
№ 1 Тәжірибелік есеп. Балканың иілуін есептеу.
Ұзақтығы – 2 сағат.
Тапсырма: 1 суретте көрсетілген арқалық үшін С нүстесіндегі қиманың иілуін есептеу қажет.
АС= 4 м. СВ = 6 м. P1= 1 кН, P2 = 2 кН. EIх= 2179,01 Нм2.
Әдістемелік нұсқаулар және есептеу мысалы:
1) көмекші арқалықты сызамыз. Ол үшін негізгі сызбаны қайта сызамыз, бірақ Р1 және Р2 ішкі жүктемелерді алып тастаймыз.
2) Иілуді анықтау қажет, сондықтан, С нүстесіндегі көмекші арқалыққа бірге тең күш түсіреміз. Күштің бағытын мысалға төменге бағыттап аламыз. Сонда, көмекші арқалықтың сызбасы 2 суретте көрсетілгендей түрде болады.
