Виды опор механика: Опоры и их особенности в механике

Группа Ст 21, 24.11.21 г., 3 пара, техническая механика | Методическая разработка:

Балочные системы. Виды нагрузок и разновидности опор балок

Балка — конструктивная деталь в виде прямого бруса, закрепленная на опорах и изгибаемая приложенными к ней силами. Высота сечения балки незначительна по сравнению с длиной.

Виды нагрузок на балку:

 

 

Рис. 36


По способу приложения нагрузки делятся на сосредоточенные и распределенные. Если реально передача нагрузки происходит на пренебрежимо малой площадке (в точке) (рис. 36 сила F и F1), нагрузку называют сосредоточенной. 

Часто нагрузка распределена по значительной площадке или линии (давление воды на плотину, давление снега на крышу и т.п.), тогда нагрузку считают распределенной (рис. 36 нагрузка q).

В задачах статики для абсолютно твердых тел распределенную нагрузку можно заменить равнодействующей сосредоточенной силой (рис 37), равной по величине произведению распределенной нагрузке на длину нагруженного участка и приложенную посередине нагруженного участка.

Рис. 37

На балку также может действовать пара сил (рис.36 изгибающий момент M).

Для передачи нагрузок балка должна быть зафиксирована относительно корпуса (фундамента, плиты и пр.). Фиксирование осуществляют с помощью опор — устройств (элементов конструкций), воспринимающих внешние силы. Конструкции опор разнообразны. Различают три основных типа опор.

Шарнирно-подвижная опора – опора, которая допускает поворот сечения балки над опорой и поступательное перемещение вдоль опорной поверхности. Схематическое изображение такой опоры показано на рис. рис. 38, опорная реакция в этом случае направлена перпендикулярно, плоскости опирания катков.

 

Рис. 38

Шарнирно-неподвижная опора – опора, допускающая только угловое смещение (поворот вокруг собственной оси) и не воспринимающая моментной нагрузки. Схематическое изображение опоры показано на рис. 39; реакция такой опоры разлагается на две взаимно ортогональные составляющие.

Рис. 39

 

Жесткая заделка (защемление) – опора, исключающая осевые и угловые смещения балки и воспринимающая осевые силы и моментную нагрузку. Схематическое изображение опоры показано на рис. 40. Реакция такой опоры имеет три составляющие – вертикальную, горизонтальную и реактивный момент.

Рис. 40

 

Балки, имеющие две опоры, называют однопролетными, двухопорными или простыми. Балку, защемленную одним концом и не имеющую других опор, называют консольной балкой (консолью). Консолями называют также свешивающиеся за опоры части балки.

Под действием внешних нагрузок в местах закрепления стержня возникают опорные реакции. Так как деформации, изучаемые в сопротивлении материалов, малы по сравнению с размерами элементов конструкций, то при определении опорных реакций этими деформациями пренебрегают. Опорные реакции находят из уравнений статики. Балка будет находиться в равновесии, если суммы проекций на оси х и у (ось у перпендикулярна оси стержня) всех сил, приложенных к балке и сил реакций опор равны нулю, а также равна нулю сумма моментов всех сил относительно любой точки плоскости балки.

Пусть на балку (рис. 41), лежащую на опорах А и В действует вертикальная сосредоточенная сила F, распределенная нагрузка q, и момент M. На рисунке 42 приведены реакции опор системы, которые необходимо определить.

Рис. 41

Рис. 42

Составим уравнения равновесия.

 , RA-F –q*a+RB = 0; (1)

 ,  (2)

 ,  (3)

 

Из уравнений (2) и (3) найдем силы реакций опор RA и RB. При подстановке значений RA и RB в выражение (1) данное равенство должно выполняться.

Пример решения задачи

Дана двухопорная балка (рис. 43), на которую действуют сила F = 50 кН, момент

М = 25 кНм, распределенная нагрузка q = 10кН/м, расстояние между опорами a= 6м, b= 5 м, с= 4м, l = 20 м.

Определить реакции опор в точках А и В.

Решение

Рис. 43

Составим уравнения равновесия с учетом реакций опор:

 , RA — F – q * (a + b + c ) + RB = 0; (1)

 ,  (2)

 ,  (3)

Из уравнения 2 определим RB:

 Из уравнения 3 определим RA :

Проверка:

 , RA — F – q * (a + b + c ) + RB = 0

1072,5-50-10*(6+4+5)+92,5=0

0=0

Реакции найдены правильно.

Замена опор (подушек) двигателя

Как понять, что пришла пора для замены подушек двигателя? Если вы заметили хотя бы один из перечисленных ниже признаков. Следует обратиться в автосервис:

  • руль и рычаг коробки вибрируют вместе с двигателем
  • на неровной дороге слышны стуки и скрежет
  • начало движения задним ходом сопровождается ударом
  • передачи переключаются рывками, иногда рычаг самопроизвольно возвращается в нейтраль – «выбивает» передачу

Доверяйте замену опор ДВС только профессионалам! 

  • Отзывы
  • Сертификаты
  • Преимущества
  • Наши работы
  • Мы на карте

 

Виды опор

Причины неисправности

Признаки износа подушек

Последствия эксплуатации авто с неисправными опорами

Диагностика

Ремонт

Правила эксплуатации

Выбор новой запчасти

Опора (подушка) двигателя представляет собой металлический – стальной либо алюминиевый – элемент с резиновой вставкой, который предназначен для фиксации агрегата к кузову автомобиля. Он может иметь форму цилиндра, блока или капли. В исправном состоянии такая опора частично гасит вибрации ДВС (двигателя внутреннего сгорания), тем самым не даёт ему смещаться, а также предотвращает преждевременный износ мотора. Замена подушек двигателя требуется при наличии малейших признаков их неисправности.

ВИДЫ ОПОР

Помимо стандартных резинометаллических, в автомобилях  представительского класса используют гидравлические подушки. Они имеют две камеры, разделённые подвижной мембраной. Мембрана гасит незначительные колебания, например, во время поездки по ровной трассе или на холостом ходу, а камеры, наполненные гидравлической жидкостью, устраняют сильные колебания при резком старте, торможении и преодолении неровностей. По управлению они могут быть:

  1. Механическими. Разрабатываются для каждой модели машины индивидуально: они либо обеспечивают полную шумоизоляцию кузова авто на холостых оборотах, но при движении создают недостаточное демпфирование, либо наоборот.
  2. Электронными. С помощью датчиков такие опоры способны подстроится под степень вибрации двигателя, поэтому одинаково хорошо срабатывают как при незначительных колебаниях, так и во время перегрузок.
  3. Динамические опоры являются новинкой. Внутри их корпуса находится специальная жидкость с металлическими частицами, которая под действием магнитного поля способна менять свою вязкость. Её состояние контролируется датчиками, фиксирующими информацию о скорости передвижения автомобиля, манере езды и состоянии дорожного полотна. На основании этого меняется плотность жидкости, тем самым регулируя жёсткость.

ПРИЧИНЫ НЕИСПРАВНОСТИ

Естественный износ опор двигателя  происходит к 100 000 км пробега. Даже если после преодоления этого километража не появилось признаков каких-либо поломок, стоит всё равно заменить подушки двигателя внутреннего сгорания на ближайшем техобслуживании авто. Опора подвергается нагрузкам на протяжении всего времени работы мотора. Её повреждения могут возникнуть при разных обстоятельствах:

  1. Экстремальный стиль вождения заставляет подушки испытывать значительные перегрузки, в несколько раз уменьшая их эксплуатационный срок.
  2. Постоянная неравномерная работа двигателя может привести к разлому каплевидной опоры.
  3. Рабочие жидкости (моторное и трансмиссионное масло, охладители, тормозная жидкость) при контакте с резиновым элементом, расплавляют его.
  4. Попадание частиц грязи между пластинами также разрушает резину, а на алюминий действует как абразив.
  5. Из-за температурных перепадов уплотнитель теряет свою пластичность: твердеет, приобретая свойства пластмассы, а затем покрывается трещинами. Такая поломка может произойти и с недавно установленными качественными деталями. Здесь потребуется повторная замена опоры двигателя .
  6. Также от сильных морозов могут пострадать и алюминиевые пластины, особенно если машина долго не эксплуатировалась. На них появляются микротрещины, которые со временем приводят к разрушению элемента.
  7. Жара делает алюминий мягким, способствуя его деформации. Стальные опоры считаются более выносливыми, однако, они тоже имеют резиновый уплотнитель, способный быстро разрушаться.

ПРИЗНАКИ ИЗНОСА ПОДУШЕК

Как правило, в автомобилях применяют три или четыре подушки двигателя:

  • правая и левая – крепятся к лонжеронам и кузову;
  • передняя – установлена на передней балке;
  • заднюю подушку ДВС монтируют к подрамнику или к днищу.

Однако на некоторых авто подушек всего две – правая нижняя и передняя верхняя, – а задняя является общей для ДВС и коробки передач. Некоторые симптомы неисправности опоры будут зависеть от расположения именно заднего элемента. Признаки неисправностей проявляются в зависимости от степени повреждения подушек:

  1. От работающего двигателя передаётся вибрация на кузов авто, руль и рычаг КП (коробки передач).
  2. Преодоление неровностей дороги сопровождается стуками и металлическим скрежетом.
  3. При старте на задней передаче ощущается удар.
  4. Переключение диапазонов КП  происходит с толчками, иногда выбивает передачи.

Стоит отметить, что практически все перечисленные признаки характерны для поломок других узлов машины: например, водитель не сразу свяжет стуки на ухабах с изношенной подушкой, скорее он предположит поломку амортизационной стойки или стойки стабилизатора, а выбитую передачу — с неисправностями в самой коробке. Поэтому при появлении перечисленных признаков стоит незамедлительно обратиться в автосервис, где опытный механик сможет определить, потребуется замена опоры двигателя внутреннего сгорания или нет.

ПОСЛЕДСТВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ АВТО С НЕИСПРАВНЫМИ ОПОРАМИ

Так как подушки предназначены не только для создания буфера между двигателем и кузовом , но и для гашения вибраций самого ДВС, то их повышенный износ приведёт к значительному сокращению ресурса мотора. Во время работы без эластичной фиксации (подушек) вибрирующий двигатель способен сам рассинхронизировать собственные механизмы: из-за повышенного износа деталей при его работе появятся шумы и стуки. В конечном итоге ДВС либо наклонится в сторону изношенной опоры, либо опустится на защиту двигателя.

ДИАГНОСТИКА

Прежде чем отправляться на СТО, можно самостоятельно протестировать состояние опор. Верхняя подушка, как правило, хорошо видна – её можно осмотреть на предмет деформации резиновой вставки. А чтобы проверить состояние левой, правой и нижней подушки двигателя понадобится помощник, который сядет за руль авто:

  1. Открываем капот.
  2. Помощник заводит машину и трогается на передаче.
  3. Через один оборот колеса плавно нажимает на тормоз и останавливается.

Если есть деформации хотя бы в одной опоре, двигатель  потеряет устойчивость: при старте он сместится в сторону, а при торможении – вернётся в исходное положение. В автосервисе механик осмотрит подушки на подъёмнике: определит степень износа каждой из них, сообщит клиенту, какие требуют замены.

РЕМОНТ

Опоры не подлежат восстановлению, только замене.  На первый взгляд, эта процедура кажется простой, как и конструкция элементов. Однако, даже у опытного механика ремонт может отнять много времени в связи с тем, что демонтировать подушку не представляется возможным из-за расположения радиатора или компрессора кондиционера. Если приходится снимать компрессор, то замена подушек (опор) двигателя дополняется услугой по заправке кондиционера. Проведение ремонтных работ может осложниться наличием ржавчины как на болтах крепления, так и в посадочном месте детали.

Во время демонтажа нижних подушек используют опору для блока двигателя и КП. При самостоятельном проведении ремонта необходимо учитывать температуру окружающей среды, ведь при сильном морозе резина твердеет. Устанавливать подушку в таком состоянии не рекомендуется.

ПРАВИЛА ЭКСПЛУАТАЦИИ

Главным условием, соблюдение которого поможет отработать опорам положенный срок, является спокойная езда: плавное начало движение и такая же плавная остановка сведут к минимуму колебания двигателя , а проезд препятствий на малой скорости не допустят его резкого смещения, соответственно, и чрезмерного усилия на сжатие подушек.

Периодическая очистка узлов крепления от грязи не даст резиновой вставке истираться, предотвратит появление коррозии в местах крепления и облегчит их демонтаж в случае замены опоры ДВС . Регулярный осмотр днища кузова позволит заблаговременно определить наличие потёков рабочих жидкостей автомобиля. Как следствие, своевременное прохождение техобслуживания поможет избежать неожиданной поломки не только опоры, но и остальных узлов и систем.

ВЫБОР НОВОЙ ЗАПЧАСТИ

Левая и правая подушки ДВС отработают заявленный эксплуатационный срок, если они качественные. Прежде чем приобретать новую деталь, стоит проконсультироваться с механиком, который будет проводить ремонт, либо с продавцом. Опоры имеют конструктивные различия не только корпуса, но и крепежей. Можно купить оригинальную запчасть , которая указана в каталоге производителя. Контрактная (аналогичная) деталь будет стоить немного дешевле, но не уступит по качеству. Здесь разница лишь в гарантийных обязательствах по износу.

Опоры с полиуретановой вставкой, вместо резиновой, набирают популярность. Это обусловлено особой прочностью материала. Полиуретан выдерживает большие нагрузки без деформации, не подвержен температурному воздействию, не вступает в реакцию с рабочими жидкостями авто. Конечно, такая запчасть стоит дороже, но её ресурс окупает затраты.

Для замены подушки ДВС не стоит использовать подозрительно дешёвую запчасть, даже если на ней указан известный производитель. Вряд ли она хорошего качества. Приобретать опору лучше у проверенных продавцов, имеющих сертификаты на реализуемую продукцию.

3.2: Типы опор и их характеристики

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  • Идентификатор страницы
    42952
    • Рене Альдерлистен
    • Делфтский технологический университет через TU Delft Open

    Тип опоры, предусмотренной для конструкции, важен для обеспечения ее устойчивости. Опоры соединяют элемент с землей или с некоторыми другими частями конструкции. Предполагается, что учащийся уже знаком с несколькими типами опор для твердых тел, так как это было введено в курсе статики. Однако характеристики некоторых опор описаны ниже и показаны в таблице 3.1.

    Штифтовая или шарнирная опора

    Штифтовая опора позволяет вращаться вокруг любой оси, но предотвращает перемещение в горизонтальном и вертикальном направлениях. Его идеализированное представление и реакции показаны в таблице 3.1.

    Роликовая опора

    Роликовая опора допускает вращение вокруг любой оси и перемещение (горизонтальное перемещение) в любом направлении параллельно поверхности, на которой она стоит. Он сдерживает конструкцию от перемещения в вертикальном направлении. Идеализированное представление ролика и его реакции также показаны в таблице 3.1.

    Кулисная опора

    Характеристики качающейся опоры аналогичны характеристикам роликовой опоры. Его идеализированная форма изображена в таблице 3. 1.

    Звено

    Звено имеет два шарнира, по одному на каждом конце. Он допускает движение во всех направлениях, кроме направления, параллельного его продольной оси, которая проходит через два шарнира. Другими словами, сила реакции звена направлена ​​в направлении звена вдоль его продольной оси.

    Фиксированная опора

    Фиксированная опора ограничивает вращение в любом направлении и предотвращает движение как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях.

    Эта страница под названием 3.2: Типы опор и их характеристики распространяется под лицензией CC BY-NC-SA 4.0 и была создана, изменена и/или курирована Рене Альдерлистеном (TU Delft Open) через исходный контент, который был отредактирован для стиль и стандарты платформы LibreTexts; подробная история редактирования доступна по запросу.

    1. Наверх
      • Была ли эта статья полезной?
      1. Тип изделия
        Раздел или Страница
        Автор
        Рене Альдерлистен
        Лицензия
        CC BY-NC-SA
        Версия лицензии
        4,0
        Показать оглавление
        нет
      2. Теги
        1. source@https://textbooks. open.tudelft.nl/textbooks/catalog/book/15

      Типы опор в балках и конструкциях

      / Блог

      Последнее обновление 4 сентября 2022 г.

      Что такое опоры в строительстве?

      Чтобы понять типы опор в балках и конструкциях, мы должны сначала узнать, что такое опора в строительстве. Элемент здания или сооружения, известный как 9Конструктивная опора 0126 отвечает за обеспечение прочности, устойчивости и жесткости, необходимых для противостояния внутренним силам и безопасной передачи их на землю. Внутренние силы возникают в несущих конструкциях зданий за счет внешних нагрузок, действующих на конструкции. Опоры, также известные как ограничители, соединения или соединения, могут быть найдены либо в конце, либо в любой промежуточной точке вдоль конструктивного элемента или составной части конструкции.

      На устойчивость и несущую способность элементов конструкции сильно влияют ее опоры. В зависимости от типа элемента конструкции размещаются или строятся подходящие опоры для передачи нагрузки. Элементы конструкции могут располагаться как вертикально, так и горизонтально.

      Роликовые, штифтовые и неподвижные соединения являются тремя наиболее распространенными типами опор в балках и конструкциях для их соединения с фундаментом. Любую из этих опор можно увидеть в любой точке по длине конструктивного элемента. Их можно найти на концах, в середине или в какой-то другой точке между ними. Нагрузка, которую может выдержать опора, определяется типом соединения опор. Тип опоры оказывает существенное влияние на несущую способность каждого элемента и, как следствие, всей системы.

      Что такое реакция поддержки?

      Реакции – это силы и моменты, действующие на твердое тело со стороны его опор. Когда к твердому телу приложены внешние нагрузки, эти опорные реакции, представляющие собой силы и моменты, реагируют на эти внешние силы. Как правило, опора оказывает реактивную силу (в направлении, противоположном внешней силе) в определенном направлении, если она блокирует перемещение в этом направлении. Если вращение заблокировано, опора прикладывает пару или момент в этом направлении вращения.

      Другими словами, силы и моменты, удерживающие механическую систему или объект в равновесии, известны как силы реакции или просто реакции. Поскольку они реагируют на изменение внешних сил, действующих на систему, они называются реакциями. Силы реакции будут автоматически увеличиваться в ответ на поддержание равновесия, если внешние силы на систему увеличиваются.

      При воздействии на конструкцию внешних сил опорные реакции находятся в равновесии. Теоретически результат действия внешних сил и противоположных опорных реакций равен нулю. При расчете конструкции необходимо определить силы реакции на опорах в результате внешних сил, действующих на элемент конструкции. Для расчета сил реакции можно нарисовать и использовать схему свободного тела конструктивного элемента.

      Основные типы опор в балках и конструкциях

      1. Неподвижные опоры

      Неподвижные опоры являются важными типами опор в балках и конструкциях, которые могут противостоять горизонтальным, вертикальным силам и моментам. Их также называют жесткими опорами, потому что они предотвращают как вращение, так и перемещение. Это указывает на то, что для устойчивости конструкции требуется только одна фиксированная опора. Можно удовлетворить всем трем уравнениям равновесия. Такую опору можно увидеть на флагштоке, установленном в бетонном основании, или на балке, соединенной со стеной. Неподвижные опоры часто представляют двумя силами (вертикальной и горизонтальной) и моментом.

      Наибольшим преимуществом этой опоры может быть ее небольшое провисание, поскольку системе может потребоваться небольшой прогиб или люфт для защиты окружающих материалов. Бетон, например, расширяется по мере увеличения прочности. В результате очень важно, чтобы поддержка была правильно спроектирована; в противном случае расширение может привести к снижению долговечности.

      2. Штифтовая опора

      Шарнирные опоры могут противостоять как вертикальным, так и горизонтальным силам, но они не могут сопротивляться моменту. Это означает, что закрепленная опора остается на месте, чтобы предотвратить перемещение. Составляющие горизонтальной и вертикальной сил можно определить с помощью уравнений равновесия. Лучшим примером штифтовой опоры является дверное полотно, которое вращается только вдоль своей вертикальной оси и не перемещается ни по горизонтали, ни по вертикали. Вращение шарнирной опоры разрешено только в одном направлении и заблокировано в другом.

      В фермах часто используются шарнирные опоры. Когда несколько элементов соединены вместе штифтовыми соединениями, элементы толкают друг друга, вызывая осевую силу внутри элемента. Преимущество этой опоры заключается в том, что элементы не могут иметь эффектов внутреннего момента и будут рассчитаны только на основе их осевой силы.

      3. Опора ролика

      Опоры ролика могут вращаться и перемещаться вдоль опорной поверхности ролика. Поверхность может быть вертикальной, горизонтальной или наклонной в любом направлении. Роликовые опоры типа опорных площадок обычно используются на одном конце длинных мостов. Эта опора позволяет мостовой системе расширяться и сжиматься в ответ на изменения температуры, и без нее напряжения на берегах могут привести к поломке опор. Эта опора не выдерживает боковых сил.

      Если для конструкции моста не предусмотрена роликовая опора, то берега моста будут серьезно повреждены. Однако по крайней мере одна другая опора должна противостоять этой горизонтальной силе, чтобы предотвратить смещение, поэтому роликовая опора должна поддерживаться только с одного конца, а не с обоих концов.

      Некоторые другие типы опор в балках и конструкциях

       

      • Кулисная опора

      Кулисная опора и роликовая опора очень похожи друг на друга. Рокерная опора также может противостоять вертикальным силам, допуская горизонтальное перемещение и вращение. Однако из-за изогнутой поверхности в нижней части горизонтальное движение в этой ситуации ограничено. В результате горизонтальное движение в этом случае ограничено.

      • Простая опора

      Простая опора — это просто опора, на которую опирается элемент конструкции. Они, как и роликовые опоры, не способны сопротивляться боковому перемещению и моменту. С помощью силы тяжести они лишь препятствуют вертикальному перемещению опор. Допустимое горизонтальное или боковое перемещение минимально, и после этого конструкция теряет опору. Это как камень, лежащий на двух кирпичах продольно. Эта форма поддержки редко встречается в структурных приложениях. С другой стороны, простые поддерживаемые системы можно найти в районах с высокой сейсмической активностью.

      • Опора звена

      При поддержке звена допускается только вращение и перемещение перпендикулярно направлению звена. Невозможно иметь перевод в направлении ссылки. В направлении звена она имеет единую линейную равнодействующую силу, которую можно разделить на горизонтальную и вертикальную составляющие.

      Ползунок поддерживает только горизонтальное перемещение. Он предотвращает вертикальное перемещение и вращение вокруг любой оси, поэтому имеет вертикальную реакцию и реакцию момента.