вход Вход Регистрация



Укрепление конструкций основано на создании в конструкции напряжений, обратных по знаку рабочим напряжениям. Применяют два таких укрепления: упругое и пластическое.

Упругое укрепление заключается в том, что системе заведомо прибавляют деформации, противоположные деформациям при рабочей погрузке. Такие укрепления применяют преимущественно в строительных конструкциях.

При пластических укреплениях участки материала, наиболее нагруженные в рабочем состоянии, заранее подвергают пластической деформации, создавая в них остаточные напряжения, противоположные рабочим по знаку.

Различают следующие виды пластического укрепления:

1)укрепление перегрузкам — действие на деталь повышенной силы того же напрямую, что и рабочая, При снятии нагрузки в поверхностных пластах детали, возникают напряжения, противоположные по знаку, который возник в результате действия повышенной силы. Тогда при приложенные нагрузки остаточные напряжения будут противодействовать, тем что возникают от рабочего нагрузки, и деталь можно нагрузить существенным образом большей силой. Такой метод применяется для стальных балок, толстостенных сосудов, артиллерийских стволов;

2) укрепление уплотнением — уплотнение поверхностного пласта металла на глубину 0,2...0, 8 мм и создание в нем благоприятных для прочности напряжений сжатия;

3) - объемное уплотнение - глубокое сжатие участков детали, которые подвергают испытанию при рабочей нагрузке напряжения растягивания;

4) - термическое укрепление — возникновение при неравномерном нагреве в горячих участках детали напряжения сжатия, а у холодных -напряжения растягивания. При достаточно больших температурных перепадах появляются местные пластические деформации, которые можно использовать для укрепления.

Классическим примером этого образа укрепления есть шпренгельные балки (рис. 2.4, а).

В систему вводят тензоры — стрежни из высокопрочного материала. Натаскивая стрежни, в балке создают предыдущие напряжения (рис. 2.4, ) на стороне, ближайшей к стрежням - напряжение сжатия (-), а на противоположной стороне - напряжение растягивания (+). Приложение рабочего нагрузки Роаб вызывает напряжение обратного знака (рис. 2.4, в).

Составление предыдущих и рабочих напряжений существенным образом уменьшает конечные напряжения в балке (рис. 2.4, г)

 

Рисунок 2.7. Образа упругого укрепления конструкций.

Освоено производство заранее напряженных балок. В полке, противоположное действия нагрузки (рис. 2.4, д), закладывают стрежни из высокопрочного провода, заранее напряженное механически или термически (нагревом). Такие балки можно без нарушения натяжения резать на куски произвольной длины.

В конструкции на рис. 2.4, е к нижней полке прикрепленная заранее напряженная накладка из высокопрочной листовой стали. К стальным балкам накладки приваривают, к балкам из легких сплавов - приклепывают.

Другой пример упругого укрепления - скрепление резервуаров, выполненных из легких сплавов путем наматывания стального провода (или ленты) в один или несколько рядов (рис. 2.5, а, бы, в). При наматывании в стенках сосуды создаются напряжения сжатия (г), которые, отнимаясь из напряжений растягивания, которые возникают под действием внутренней давки (д), значительно уменьшают конечные напряжения в стенках сосуды (е).

При известных соотношениях, напряжения в стенках сосуды под рабочей нагрузкой могут быть уровне нулю или даже сохранять негативный знак.

В качестве укрепляющих элементы применяют холоднонатянутый провод и прутки, а также холоднокатаную ленту, которые владеют значительно высшей прочностью, чем массивные горячекатаные профили.

 

 

 

Рисунок 2.8. Образа упругого укрепления резервуаров.

 

Укрепление перегрузкам. Укрепление перегрузкам состоит в действии на деталь повышенной силы того же напрямую, что и рабочая, что вызывает пластические деформации наиболее напряженных участков.

При изгибе бруса поперечной силой Р (рис. 2.6, а) в верхних волокнах материала возникают напряжения сжатия, а у нижних — растягивания.

Подвергнем брус действия довольно большой силы Р, что вызывает пластические деформации крайних волокон (рис. 2.6, б). Верхние волокна укорачиваются, а нижние - удлиняются. Центральные волокна остаются в состоянии упругой деформации. После снятия укрепляющей нагрузка сердцевина, поворачиваясь в начальное состояние, растягивает краткие верхние волокна и сжимает растянутые нижние волокна, вызывая в них напряжения, обратные по знаку рабочим напряжениям; в сердцевине возникают реактивные напряжения (рис. 2.6, в).

Если напряженный таким образом брус подвергнуть действию рабочего нагрузки Рроб (рис. 2.6, г), то остаточное и рабочее напряжения алгебрично составляются. Результирующие напряжения в крайних волокнах оказываются существенным образом меньшим за напряжения, которые возникают в брусе, не подвергнутому укреплению (рис. 2.6, д). Итак, не переходя допустимой границы напряжений, можно нагрузить брус значительно большей силой.

 

Рисунок 2.9. Механические напряжения при пластическому

укреплении

 

Метод перегрузки применяют также для укрепления стрежней, которые работают на кручение. Стрежень подвергают действию повышенного крутящого момента М, что вызывает в крайних волокнах сечений стрежня пластические деформации сдвига.

После снятия нагрузки упругая сердцевина стрежня расправляется захватывая за собой пластично деформированные волокна и вызывая в них напряжения, обратные по знаку напряжениям сдвига от рабочего нагрузки.

Если теперь приложить к стрежню рабочий что крутящий момент Мраб, то статическое напряжения составляются с рабочими, снижая результирующие напряжения. На этом принципе основано укрепления спиральных пружин путем стеснеения (выдержка пружины под повышенной осевой нагрузкой).

Укрепление перегрузкам заотносительно только для материалов, которые владеют достаточной пластичностью. В крохких материалах перенапряжения может вызвать в растянутых пластах микротрещены и надрывы, которые выводят деталь из порядка. Поэтому величину пластической деформации ограничивают, допуская перенапряжение не выше 1,1-1.20.

Нужно учитывать, что всякий вид перенапряжения укрепляет материал только против действия нагрузки одного направления при действия нагрузки противоположного направления.

Таким образом, этот образ возможно применить применимый при нагрузках постоянного направления, пульсирующих, а также знакопеременных с преобладанием нагрузки одного направления (асимметрические циклы).

Всякая система, которая находится под действием нагрузок постоянного направления и изготовленная из достаточно пластического материала, владеет к определенной мере свойством самоукрепления. Временное повышение рабочего нагрузки к величины, которое вызывает воздержанные пластические деформации, укрепляет систему. Если же деталь подвергает испытанию сменные нагрузки, то переход за границу текучести под действием нагрузки одного направления ослабляет материал против действия нагрузки противоположного направления. Положительной стороной метода перегрузки есть то, что при нем выборочно укрепляются наиболее напряженные участки.

 

Объемное уплотнение состоит в глубоком обжимании участков детали, которые подвергают испытанию при рабочей нагрузке напряжения растягивания. Деталь подвергают обжиманию на стадии заготовки в холодном или полупластичном состоянии (теплая деформация).

Примеры объемного укрепления показаны на рис. 2.7, а, бы, в(обжатые зоны зачернены).

Балки укрепляют прокаткам полок, фасонные детали - обжиманием наиболее напряженных на растягивание элементов; плоские детали опресовыванием из торцов; детали типа колец — эксцентричным раскатывание. /

Рисунок 2.10. Примеры объемного уплотнения

 

Случайные новости

3.3 Параллельный инвертор с обратным выпрямителем

Фазовый способ стабилизации выходного напряжения инвертора может осуществляться с помощью обратного выпрямителя, подключенного к выходному напряжению и нагруженного на встречную эдс. Однофазный мостовой вариант схемы подобного типа показан на рис. 3.3. Обратный выпрямитель выполняет функцию балластного сопротивления, автоматически вводимого при сбросе основной нагрузки, что приводит к стабилизации выходного напряжения. Действительно, напряжение на выходе обратного выпрямителя в режиме непрерывного тока определяется соотношением:

(3.4)

где a – угол регулирования обратного выпрямления;

- коэффициент трансформации.

С другой стороны, выходное напряжение инвертора определяется соотношением:

(3.5)

Решив совместно (3.4) и (3.5) относительно , получим:

(3.6)

Уравнение (3.6) показывает, что угол δ и, следовательно, выходное напряжение U2 не зависят от параметров нагрузки, а определяются параметрами схемы и углом регулирования обратного выпрямителя.

Работа описанной системы может быть проанализирована с помощью метода геометрических мест, применение которого иллюстрируется векторной диаграммой, представленной на рис. 3.4. На этой диаграмме линия MN является геометрическим местом точек начала вектора тока Ic. При изменении тока нагрузки, для поддержания постоянства выходного напряжения, конец вектора тока Ic должен лежать на направлении вектора эквивалентного тока, т.е. на линии ОА. (при этом длина вектора Ic постоянна). Вектор первой гармоники входного тока обратного выпрямителя сдвинут по отношению к вектору выходного напряжения на угол .


 

При изменении тока нагрузки этот вектор всегда остается параллельным линии ОС. Ток обратного выпрямителя находится путем построения из конца вектора тока нагрузки Iн прямой, параллельной линии ОА, до пересечения с прямой MN. Из этой точки строится вектор тока Ic, конец которого определяет величину эквивалентного тока инвертора Iэкв.

Практически, в системах с обратным выпрямителем в качестве источника встречной эдс обратного выпрямителя часто используется сам источник питания (т.е. ), а обратный выпрямитель делается диодный. Однофазный мостовой вариант такой схемы представлен на рис. 3.5. Поскольку в этом случае угол регулирования , то, как видно из соотношения (3.6), должно выполняться равенство:

(3.7)

где - коэффициент трансформации на обмотку, питающую обратный выпрямитель.

Таким образом, в этой схеме угол параллельного инвертора полностью определяется величиной коэффициента трансформации выходного трансформатора. Естественно, что это соотношение справедливо лишь при условии, что обратный выпрямитель работает в режиме непрерывного тока.

Векторная диаграмма, поясняющая работу системы, с неуправляемым обратным выпрямителем, показана на рис. 3.6.

Для построения диаграммы необходимо иметь область существования тока нагрузки S, которая определена как совокупность возможных величин амплитуды и фазы тока нагрузки. Линия ОА проводится род углом , величина которого задана конструкцией выходного транс-форматора в соответствии с (3.7). Линия MN проводится парал-лельно линии ОА так, чтобы область существования тока нагрузки лежала выше линии MN. Поскольку расстояние между линиями ОА и MN определяется длиной вектора тока , то это условие обеспечивает коммутационную устойчивость системы в пределах токов нагрузки принадлежащих области S. Поскольку обратный выпрямитель неуправляемый, то можно считать, что фаза первой гармоники его входного тока совпадает с вектором выходного напряжения. Тогда для построения вектора эквивалентного тока достаточно к вектору тока нагрузки достроить горизонтальный вектор (- приведенный к первичной обмотке входной ток обратного выпрямителя) до пересечения с линией MN (точка Р2 на рис. 3.6), из которой затем строится вектор тока до пересечения с линией ОА.

Анализ векторной диаграммы позволяет объяснить некоторые "странные", на первый взгляд, свойства рассматриваемой системы. Например, если вектор тока нагрузки, как показано на рис. 3.6, перемещается по линии ВС, то это не влияет на величину эквивалентного тока и, следовательно, не приводит к изменению тока , потребляемого инвертором.

Из диаграммы видно, что при условии jн > a уменьшение тока нагрузки приводит к увеличению входного тока инвертора. Действительно, при уменьшении величины вектора тока нагрузки или при уменьшении угла точка пересечения вектора тока обратного выпрямителя с линией MN перемещается выше и стремится к точке Р3. Как видно из диаграммы при этом происходит существенное увеличение, как эквивалентного тока инвертора, так и входного тока обратного выпрямителя. Следует отметить, что эти токи циркулируют внутри контура, состоящего из инвертора и обратного выпрямителя и, практически, не попадают в цепь источника питания. Циркуляционный ток особенно велик в режиме холостого хода (точка Р4). В этом случае, при относительно небольшом токе источника питания, в цепи инвертора (и, соответственно, в цепи обратного выпрямителя) может циркулировать ток в несколько раз превышающий величину тока, соответствующего номинальному току нагрузки.

Причем следует указать, что это увеличение растет с уменьшением рабочего значения угла δ. Этот эффект объясняется тем, что при уменьшении тока нагрузки реактивная мощность нагрузки замещается активной мощностью, потребляемой обратным выпрямителем. Для уменьшения циркуляционного тока рабочий угол следует выбирать достаточно большим, так как при увеличении угла увеличивается наклон линии MN, и изменение тока нагрузки меньше сказывается на режиме работы системы.

На рис. 3.7 изображена типичная внешняя характеристика инвертора с обратным выпрямителем. Нарушение стабилизации в области больших токов объясняется переходом обратного выпрямителя в режим прерывистых токов из-за уменьшения выходного напряжения инвертора и, соответственно, уменьшения напря-жения на входе обратного выпрямителя.

 

© 2019
  • Сайт "Литературка"
  • мы собираем различную техническую, образовательную, научную литратуру