[OceanMan]

Здравствуйте! Помогите подобрать достаточное перемещение пружины для гашения удара, исходя из следующих условий:
Стержень длиной l и массой М (центр масс в точке С на расстоянии х от оси) может вращаться вокруг неподвижной оси О, проходящий через верхний конец стержня. По нижнему концу стержня ударяют силой F со скоростью v. Отклонясь на угол 120 градусов стержень ударяется об ограничитель с двумя параллельными пружинами (Жесткость каждой пружины k) в точке s (на расстоянии р от оси). Определить силу удара и перемещение пружины.

[sbi]

А в чем сложность расчета?

[OceanMan]

В определении силы именно в точке соударения с пружиной при таком расположении центра масс и точки приложения силы.

[sbi]

Сообщение от OceanMan В определении силы именно в точке соударения с пружиной при таком расположении центра масс и точки приложения силы.

Тогда Ваша задачка в теме "Размять мозги" .См. http://forum.dwg.ru/showthread.php?t=4104&page=3
А здесь надо по конкретнее!

Предположим, Вы готовитесь к зимней олимиаде и в биатлоне стреляете по мишени и т.д.?

[T-Yoke]

Сообщение от OceanMan Здравствуйте! Помогите подобрать достаточное перемещение пружины для гашения удара, исходя из следующих условий: Стержень длиной l и массой М (центр масс в точке С на расстоянии х от оси) может вращаться вокруг неподвижной оси О, проходящий через верхний конец стержня. По нижнему концу стержня ударяют силой F со скоростью v. Отклонясь на угол 120 градусов стержень ударяется об ограничитель с двумя параллельными пружинами (Жесткость каждой пружины k) в точке s (на расстоянии р от оси). Определить силу удара и перемещение пружины.

Это задачка про пружинный упор пушки вертолета Я понял

[OceanMan]

T-Yoke, интересный вариант)) а схемка устройства имеется? заинтересовало)

sbi, про биатлон очень близко... схему упростил, чтобы перейти к сути.. но похоже больше запутал этим.
А конкретнее - имеется труба (Ф100мм) через которую осуществляется сброс давления газа. Труба закрыта крышкой на петле, которая сдерживает давление в 75 атм. когда давление достигает этого значения, крышка (масса которой 0,7 кг), откидываясь на угол 120 градусов, ударяет по пружинному буферу (пакету буферов n) площадкой, расположенной от оси вращения крышки на расстоянии 30 мм (расстояние от центра крышки до оси вращения 40 мм).
Необходимо подобрать пружину(с к-том жесткости k), которая гасила бы удар за перемещение L=10мм.
мм
мог какую-нибудь деталь упустить, при необходимости уточню.

[Солидворкер]

Сообщение от OceanMan откидываясь на угол 120 градусов

За счет чего?

[OceanMan]

Сообщение от Солидворкер За счет чего?

за счет приложенного давления крышка срывается со стопорящего механизма, а на 120 градусах ударяется о пружины.

[T-Yoke]

Сообщение от OceanMan T-Yoke, интересный вариант)) а схемка устройства имеется? заинтересовало)...

Так вы же эту схему и нарисовали

А в реальной пушке это работает так.
Пушка, при наведении на цель и отклонении от начального положения, при достижении крайних углов по всем осям
(по тангажу вверх-вниз, и по курсу вправо-влево) имеет механические ограничители.
Вот они и подпадают под вашу схему практически один в один.
Осталось только взять реальные усилия и размеры, и просчитать необходимую жесткость пружинного элемента. Вот и всё.

[OceanMan]

Сообщение от T-Yoke Так вы же эту схему и нарисовали

Вот так, не зная придумаешь что-нить... потом за разглашение к стенке припруть..))

T-Yoke, а по теме можете подсказать что-нибудь??

[sbi]

По теме: Вырываясь на свободу газ образует ударную волну с давлением 75кГс/см2., распространяющуюся во все стороны, поэтому можно принять что сила на пружины будет во столько раз больше, во сколько плечо действия пружин меньше плеча действия равнодействующей силы ударной волны, действующей на всю площадь захлопки.. Ну а дальше...

[T-Yoke]

Сообщение от OceanMan ...T-Yoke, а по теме можете подсказать что-нибудь??

Я технолог по большей части своей работы, по этому КАК СДЕЛАТЬ, я еще могу расказать, а вот практическими конструкторскими расчетами я очень давно занимался. По этому не буду и начинать, умной молодежи тут и так навалом.

[OceanMan]

да что-то не видно желающих подсказать, к сожалению..


..узнаю как рассчитать, спрошу у Вас как лучше это изобразить)))

sbi, а в формулах это как выглядеть будет?) или не стоит заморачиваться с кинетической энергией и работой на сжатие пружины?

[sbi]

OceanMan Зачем глубоко лезть в дебри. Все решает рычаг 2-го рода. После изготовления конструкции желательно ее испытать.

[OceanMan]

sbi, хотелось все "по-честному" сделать.. через кинетическую энергию, работу на сжатие пружины... или результат приблизительно одинаковый получиться должен и не стоит того? да и думал, что скорость ближе к оси вращения будет меньше, нежели в центре тяжести... следовательно и удар будет слабее ближе к оси, нежели в точке ЦМ..

[Солидворкер]

OceanMan, это реальная конструкция? Покупной клапан не проще поставить?

[OceanMan]

Солидворкер, я же просил совета не в выборе вариантов решения, а по конкретной задаче (уже выбранному варианту).

[Ильнур]

Можно рассудить так.
Сила F достаточна большая (по исходным), чтобы крышку с массой "с" за время небольшого поворота (начало открывания) наверняка разогнать до окружной скорости в точке приложения F не менее "v". Можно предположить, что крышка далее не ускоряется и не тормозит, и с той же набранной скоростью вращения доходит до пружины. Тогда в момент контакта крышки с пружиной имеем картину: масса "с" давит (Д') на рычаг с силой, равной с*а, где "а" - тангенциальное ускорение (торможение).
Эту силу приводим к точке контакта: Д=(с*а)*(х/р).
Пружина сжимается по закону Д=к*L (L-ход пружины).
Ускорение L=v'*v'/2, где v'=v*(p/x).
Система должна решиться.

[sbi]

OceanMan Да, и не забудь учесть, что ударная волна (и соответственно окружная скорость вращения захлопки) распространяется со скоростью звука в газовой среде, которая в свою очередь зависит от химического состава газа (одно, двух, трех и многоатомный), а также от вида истечения адиабатический, изотермический и т.д)
Ильнур "Можно рассудить так.
Сила F достаточна большая (по исходным), чтобы крышку с массой "с" за время небольшого поворота (начало открывания) наверняка разогнать до окружной скорости в точке приложения F не менее "v". "
Силой 5000-7000 кГс ударять по площадке 100х100х10 массой 700г - это тоже самое что стрелять по воробью из пушки.

[Разработчик]

OceanMan

хотелось все "по-честному" сделать.. через кинетическую энергию, работу на сжатие пружины

Совершенно верно мыслите, именно так и надо решать. Проблема только не в пружине, тут-то все ясно: k*x^2/2, а вот

ударяют силой F со скоростью v.

это что-то туманное. Удар характеризуется импульсом, т.е. силой и временем ее действия (а не скоростью). Разберитесь, с тем, что разгоняет крышку (термо-газодинамика - та еще штучка), а дальше все будет просто, ну и поможем, если что.

[guran]

А зачем здесь пружины? При таком давлении после срыва он так хлопнет, что с пружинами или без, крышку все равно менять придется.

[OceanMan]

Сообщение от guran А зачем здесь пружины? При таком давлении после срыва он так хлопнет...

guran, так вот собственно и хотел узнать КАК хлопнет.. целесообразно ли вообще применение данной схемы, если нет, то при при каких условиях ее все таки можно использовать...

[sbi]

OceanMan Применяемых в механизмах кинематических схем - сотни,если не тысячи. Техническое задание, выданное заказчиком и обуславливает использование той или иной схемы, но не наоборот.
А то получается: сочинил схему, вот только куда её пихнуть-не знаю.

[Солидворкер]

Сообщение от OceanMan так вот собственно и хотел узнать КАК хлопнет.. целесообразно ли вообще применение данной схемы

А как же

Сообщение от OceanMan я же просил совета не в выборе вариантов решения, а по конкретной задаче (уже выбранному варианту).

Сообщение от guran При таком давлении после срыва он так хлопнет, что с пружинами или без, крышку все равно менять придется.

Если при оикрытии крышки давление упадет, то никак не хлопнет, все зависит от того, откуда это самое давление в трубе берется.

[alandr]

Странная вообще-то схема. Имея давление газа в трубе 75 атм или 75 кг, см2 при диаметре трубы 100мм, будем считать, что это наружний диаметр, при толщине стенки как минимум 5мм внутренний диаметр будет 90мм . Рабочая площадь крышки, на которою действует усилие газа 0,785 х 9см х 9 см = 63,6 см2 х 75 кг/см2 = 4768875 кг или 4,77 тн.
Так вот сразу вопрос каким таким запорным устройством удерживается крышка. Явно не своим весом 0,7кг и 4,77 тн величины явно не совместимые. Далее можно принять это усилие (4.77 тн) за рабочее отсюда и считайте пружину. Но схема явно какая-то неулюжая. Если Вы имеете дело с газом, то обычно ставиться предохранительный клапан, иначе не один инспектор не примет такую схему в эксплуатацию. Все такие самоделки категорически запрещены.

[Ильнур]

Сообщение от alandr Странная вообще-то схема. Имея давление газа в трубе 75 атм или 75 кг, см2 при диаметре трубы 100мм, будем считать, что это наружний диаметр, при толщине стенки как минимум 5мм внутренний диаметр будет 90мм . Рабочая площадь крышки, на которою действует усилие газа 0,785 х 9см х 9 см = 63,6 см2 х 75 кг/см2 = 4768875 кг или 4,77 тн. Так вот сразу вопрос каким таким запорным устройством удерживается крышка. Явно не своим весом 0,7кг и 4,77 тн величины явно не совместимые. Далее можно принять это усилие (4.77 тн) за рабочее отсюда и считайте пружину. Но схема явно какая-то неулюжая. Если Вы имеете дело с газом, то обычно ставиться предохранительный клапан, иначе не один инспектор не примет такую схему в эксплуатацию. Все такие самоделки категорически запрещены.

Это же наверно все в момент выстрела в вероятного противника подкалиберным снарядом, а ствол из титана. Ствол закрыт, чтобы не залетали попугаи и не снижали боеспособности вооруженных сил.

[alandr]

Сообщение от Ильнур Это же наверно все в момент выстрела в вероятного противника подкалиберным снарядом, а ствол из титана. Ствол закрыт, чтобы не залетали попугаи и не снижали боеспособности вооруженных сил.

Так это для Гондураса что ли? Тогда сойдёт.

[homa620]

Привет. Исходя из поставленных условий проследить динамику открывания крышки, практически не возможно, поскольку крышка не откроется, в случае уплотнения по торцу трубы, или будет удерживаться потоком исходящих газов в положении близком к параллельному оси трубы. И в том и другом случае задача теряет смысл. А в общем, подобные задачи решаются через определение действующих в системе энергий.

[OceanMan]

Сообщение от homa620 А в общем, подобные задачи решаются через определение действующих в системе энергий.

Так от этот подход я и хотел подробнее рассмотреть, не вникая как крышка фиксируется до срыва, за счет чего открывается на 120 градусов, что скажет инспектор и тому подобное... интересует чисто физика! какая кинетическая энергия передастся крышке и где лучше поставить буфер: ближе к оси или дальше от нее.

[rusl3]

Пружина это не поглотитель кинетической энергии. С крышкой надо соединить амортизатор. Какой, в какомместе и тд. вопросы частной конструкции.

[Солидворкер]

Сообщение от rusl3 Пружина это не поглотитель кинетической энергии. С крышкой надо соединить амортизатор

Что есть амортизатор, как не пружина?

[rusl3]

Я удивляюсь. Вроде ник солидный..., хотя пятница.
Итак.
Сжав пружину, мы трансформировали кинетическую энергию "сжимателя" в потенциальную энергию сжатой пружины (только отпусти... ). Амортизатор поглощает энергию. (например после сжатия, поглотив энергию, не стремиться разжаться)

[Солидворкер]

Сообщение от rusl3 хотя пятница.

уже суббота...

Сообщение от rusl3 Сжав пружину, мы трансформировали кинетическую энергию "сжимателя" в потенциальную энергию сжатой пружины (только отпусти... )

Если вести схоластические диалоги о сферических пружинах в вакууме, то да.
А у реальной пружины всегда часть поглощенной кинетической энергии переходит в тепло.

Сообщение от rusl3 Амортизатор поглощает энергию. (например после сжатия, поглотив энергию, не стремиться разжаться)

А что его разжимает?

[rusl3]

Что его разжимает? Так речь то не про то.
Да и пружина часть энергии поглотит при сжимании, согласен, только вот часть эта настолько мала.. мот оставим коней сферических в покое?
Да, нечему его разжимать. А зачем разжимать? Подвеску авто строим? Или удар поглощаем?

[Солидворкер]

Сообщение от rusl3 А зачем разжимать? Подвеску авто строим? Или удар поглощаем?

А если нужно ударить больше одного раза?

[rusl3]

Ну почему? Откуда спор? Ведь ясно- поглощает амортизатор, пружина без амортизатора --поглотит все раза с десятого, и то если энергия маленькая, и поглотит не потому что пружина, а потому что не идеальна. Зачем спорить, неужели нельзя признать ошибку/оговорку?

[Солидворкер]

Сообщение от rusl3 Зачем спорить, неужели нельзя признать ошибку/оговорку?

Наверное, можно. Но я всю жизнь считал, что то самое нечто, которое поглащает энергию называется демпфер.

[rusl3]

Так уж повелось, синонимы они, слова эти.

[homa620]

Сообщение от OceanMan интересует чисто физика

Привет. А физика такова: крышке передаётся потенциальная энергия сжатого газа, но лишь отчасти и это, без учёта потерь на трение, и есть та энергия которая сожмёт пружину. Остаётся определить эту самую часть. Данную систему, на мой взгляд выгодно представить как движение поршня в цилиндре с утечкой рабочего тела в окружающую среду.

[sbi]

Сообщение от OceanMan интересует чисто физика! какая кинетическая энергия передастся крышке и где лучше поставить буфер: ближе к оси или дальше от нее.

Энергия потока - это сумма 1.кинетической энергии потока (зависит от скорости потока - а, она в свою очередь зависит от скорости звука в воздухе, которая меняется от давления), 2.потенциальной энергии (зависит от давления и объема), и 3. внутренней энергии (зависит от температуры)
Лучше датчик электронный сделать, и снимать графики динамики давления в перепуске в момент открытия, тем самым получить информацию об эффективной работе разных клапанов на разных настройках, вот это будет реально полезная информация, чем , изобретать "самопальные формулы" и "гонять икса".