Движение цилиндра при скольжении (8 видео)

В кристаллических твердых телах реализуются два основных типа пластической деформаций: двойникование и скольжение. Двойникование наиболее часто имеет место в ГПУ и ОЦК кристаллах [74]. При двойниковании происходит сдвиг определенных областей кристалла в положение, отвечающее зеркальному отражению несдвинутых областей (рис. 4.13). Сдвиг происходит относительно какой-либо благоприятным образом ориентированной к положительному напряжению τ кристаллографической плоскости, которая называется плоскостью двойникования.

Областью сдвига является вся сдвинутая часть кристалла. При двойниковании в области сдвига перемещение большинства атомов происходит на расстояния, меньшие межатомных, но в каждом атомном слое атомы сдвигаются на одно и то же расстояние по отношению к атомам нижележащего слоя.

При деформации путем скольжения одна часть кристалла перемещается в определенном направлении относительно другой вдоль какой-либо кристаллографической плоскости (рис. 4.14). Плоскость и направление скольжения образуют систему скольжения.

Содержание

Цилиндр, скольжение, определение скорости и расстояния
Регулирование скорости работы пневмоцилиндров
1. Конструкция пневмоцилиндра
2. Фитинги с регулировкой расхода воздуха
3. Регулирование скорости работы пневмоцилиндров
Регулирование расхода при подаче воздуха в цилиндр
Регулирование расхода при сбросе воздуха из цилиндра
4. Фитинги с регулировкой расхода для разных способов монтажа
5. Выводы
💥 Видео

Рис. 4.13. Пластическая деформация двойникованием

Рис. 4.14. Пластическая деформация скольжением

Для каждой кристаллической решетки может существовать несколько плоскостей скольжения. Скольжение происходит так, что атомные слои не отделяются друг от друга, т. е. атомы в плоскости скольжения перемещаются на целое число трансляций и атомная структура сохраняется.

Эксперименты показали, что процесс скольжения является анизотропным, т. е. смещение атомных слоев в кристалле происходит не в направлении действующей силы, а по кристаллографическим плоскостям и направлениям, определенным геометрией структуры. В плоскостях скольжения наблюдается, как правило, наиболее плотная упаковка атомов. Элементарные смещения при скольжении в плотноупакованных структурах требуют наименьшей силы, поскольку они являются меньшими из возможных смещений в кристалле.

Рассмотрим пример ГЦК структуры. В ней существуют четыре плотноупакованные плоскости типа (111) (рис. 4.15, а). В каждой из них лежит по три направления скольжения. Следовательно, имеется 12 основных систем скольжения.

В кристаллах с ОЦК структурой (рис. 4.15, б) основными плоскостями возможного скольжения являются плоскости типа (110) и имеется два направления скольжения с индексами [111] в этих плоскостях. Нетрудно видеть, что общее число основных систем скольжения, так же как и в случае ГЦК структуры, составляет 12.

В кристаллах, имеющих ГПУ структуру (рис. 4.15, в), плоскостями скольжения являются плоскости базиса (0001), а преимущественными направлениями скольжения − направления . Таким образом, в ГПУ кристаллах имеет место только одна плоскость и три направления скольжения, что в совокупности образует три основные

Рис. 4.15. Основные плоскости и направления скольжения в решетках: а − ГЦК;
б − ОЦК; в − ГПУ [74]

Если в кристалле нет четкой направленности связей, то в них имеется большее число систем возможного скольжения, чем объясняется их значительная пластичность. Это справедливо для металлов с ГЦК решеткой, таких как алюминий Al, медь Cu, никель Ni, серебро A g и др.

При нагружении монокристаллического образца, имеющего несколько систем возможного скольжения, пластическая деформация начнется в той системе, которая наиболее благоприятным образом ориентирована относительно направления действующих напряжений. Если известна ориентация кристалла относительно направления действующих напряжений, то можно вычислить касательную (скалывающую) составляющую напряжений, при которой начинается пластическая деформация в некотором из возможных направлений.

Рассмотрим монокристалл в виде цилиндра с площадью сечения S, к которому по оси приложено растягивающее напряжение s (рис. 4.16). Пусть скольжение происходит в плоскости . Площадь сечения цилиндра этой плоскостью составит величину , где α – угол между осью цилиндра и плоскостью скольжения.

Рис. 4.16. К выводу касательной составляющей напряжений

Разложим силу на нормальную и тангенциальную составляющие ( соответственно) и вычислим касательное напряжение: . Пусть направление вектора совпадает с направлением возможного скольжения ОВ. Тогда скалывающее напряжение приведенной к направлению скольжения ОВ будет

Из формулы (4.70) видно, что скалывающее напряжение t максимально, когда плоскость и направление скольжения составляют с осью цилиндра углы .

Из вышесказанного следует, что нормальные напряжения практически не оказывают влияние на пластическую деформацию. Она происходит под действием касательных (скалывающих) напряжений.

Пластическая деформация начинается в том случае, когда скалывающее напряжение превышает некоторое критическое значение, характерное для данного материала и данной системы скольжения. Критические напряжения деформации скольжения обычно значительно меньше критических напряжений деформации двойникования, поэтому первая встречается значительно чаще второй.

Читайте также: Что такое медный цилиндр в химии

Видео:Скатывание цилиндров с наклонной плоскостиСкачать

Цилиндр, скольжение, определение скорости и расстояния

Доброго времени суток! Требуется помощь в следующей задаче. Моя проблема в том, что я, и так с трудом решая обычные задачи по физике, совсем не могу работать с ними, если нет «чисел», наглядности то бишь. Вот одна из подобных задач. Что делать, как решать, какие формулы использовать? Прошу поподробнее, т.к. мне это не просто преподу сдать, а понять хочется.

Сплошной цилиндр радиуса R и массы m в начальный момент пущен по плоскости так, что он скользит по ней без качения. Коэффициент трения равен u, Какое расстояние пройдет цилиндр, прежде чем его движение превратится в качение без скольжения, и какова будет к этому моменту его скорость.

Помощь в написании контрольных, курсовых и дипломных работ здесь.

Вычисление скорости, времени и расстояния
Uses Crt; Var a: integer; s,v,t: real; Begin Writeln (‘Выберите действие:’); Writeln (‘ .

Разработать консольный проект, в котором будут выполнены вычисления: скорости, расстояния, времемни
Разработать консольный проект, в котором будут выполнены вычисления: скорости, расстояния.

Определение расстояния
Написать разветвляющуюся программу с оператором if , без циклов do,for,while Дано известны два.

Определение большего расстояния
Помогите пожалуйста решить задачу: На плоскости заданы своими координатами n точек. Составить.

Larleyt, тогда наберитесь терпения, так как быстро у меня это не получилось. Кроме того будьте готовы проверить. Интересно, что размышляя о Вашей задаче, я пришёл к выводу, что приведенная мною ссылка, — ссылка не неверное решение. Дело в том, что запись для угловой частоты в равнозамедленом движении не учитывает, того что вращение происходит в неинерциальной системе, так как центр вращения, в свою очередь движется ускоренно. В той задаче, именно ускорено, а в Вашем случае, — замедлено, но сути вопроса это не меняет. Ну что же будем исправлять. Для этого не будем привлекать 2 закон в неинерциальной системе, потому как испытываю сильную антипатию к силе инерции и похоже это взаимно.
Поэтому запишем закон сохранения энергии. Вначале система располагает потенциальной энергией Epo. Далее сила трения совершает работу которая на пути S выделяется в тепло на поверхности движения,при этом часть энергии поступательного движения преобразуется в энергию вращательного:

для момента когда проскальзывание отсутствует, должно быть V=WR, что у меня приводит к:
(*)
Для поступательной скорости ЦМ можем записать:

То есть удаётся выразить через начальную скорость. Проверьте внимательно.

Видео:Скатывание тела (колеса, цилиндра) по наклонной плоскостиСкачать

Регулирование скорости работы пневмоцилиндров

Видео:Сила трения покоя и сила трения скольженияСкачать

1. Конструкция пневмоцилиндра

В условиях современного производства часто возникают задачи, требующие перемещения и фиксации объектов. Например, на линиях упаковки пищевых продуктов (сыр, творог) и розлива напитков (молоко, соки, газированные напитки), на термопластавтоматах, при производстве резинотехнических изделий и т. д. Одним из наиболее простых и экономически выгодных устройств для линейного перемещения объектов является пневмоцилиндр.

На рисунке 1 несколько упрощённо показана конструкция пневмоцилиндра. Если порт P2 подключить к линии сжатого воздуха, а из порта P1 сбросить воздух в атмосферу, поршень цилиндра начнёт двигаться влево, приводя к выдвижению штока (прямой ход штока). Подача давления в порт P1 и сброс воздуха из порта P2 приводят к движению в противоположном направлении (обратный ход штока).

Рисунок 1 – Конструкция пневмоцилиндра

Видео:Движение колеса без проскальзывания, качение | Олимпиадная физика, кинематика | 9 – 11 классСкачать

2. Фитинги с регулировкой расхода воздуха

Изменяя расход воздуха, поступающего в пневмоцилиндр, или расход воздуха, выходящего из него, мы можем регулировать скорость работы цилиндра. Для этого используются специальные фитинги с регулировкой расхода, также называемые дросселями. Рассмотрим конструкцию дросселя на примере фитинга MV 34 .. .. /B (рисунок 2). Фитинг-регулятор расхода имеет сужение 3, к которому с помощью микрометрического винта 1 подводится регулирующий элемент 2. Таким образом, вращением винта изменяется размер проходного сечения фитинга и, следовательно, расход через него. На рисунке 2 также показано обозначение данного фитинга на пневмосхемах.

Читайте также: Как проверить исправность главного тормозного цилиндра

Очевидно, что установка таких фитингов на обоих портах пневмоцилиндра (P1 и P2) не позволит независимо управлять скоростью прямого и обратного хода штока цилиндра, поскольку дросселирование потока воздуха при прохождении через фитинг происходит в обоих направлениях. В итоге скорость движения штока будет ограничена наименьшим расходом воздуха.

Рисунок 2 – Фитинг с регулировкой расхода серии MV 34 .. .. /B

Для независимого управления скоростью прямого и обратного хода штока пневмоцилиндров применяют фитинги-регуляторы расхода с обратным клапаном. Их обозначение на пневмосхемах приведено на рисунке 3а. При направлении движения воздуха слева направо обратный клапан закрыт, и воздух через него не проходит (красная стрелка на рисунке 3б). Воздух проходит через дросселирующее устройство, с помощью которого осуществляется регулировка расхода (синяя стрелка на рисунке 3б). При направлении движения воздуха справа налево обратный клапан открывается, и основная часть потока воздуха проходит через него (красная стрелка на рисунке 3в). Некоторая часть воздуха продолжает проходить через дросселирующее устройство (синяя стрелка), однако, это практически не влияет на расход воздуха в целом.

Рисунок 3 – Принцип работы дросселя с обратным клапаном

Таким образом, использование дросселей с обратным клапаном обеспечивает регулирование расхода при движении воздуха в одном направлении и максимальный расход при движении воздуха в противоположном направлении. Поэтому при монтаже фитингов-регуляторов расхода с обратным клапаном следует соблюдать направление включения, указанное на пневмосхеме. Как правило, на самом фитинге нанесено его условное графическое обозначение, по которому становится понятно, в каком направлении осуществляется регулирование расхода воздуха, а в каком — обеспечивается полный расход. Например, на рисунке 4 показано расположение такого обозначения для фитингов с регулировкой расхода MV 21 и MV 34.

Рисунок 4 – Фитинги-регуляторы расхода с обратным клапаном

Видео:Какой цилиндр скатится быстрее: сплошной или полый? Разбор задачи.Скачать

3. Регулирование скорости работы пневмоцилиндров

Регуляторы расхода (дроссели) с обратным клапаном позволяют осуществлять изменение расхода воздуха при его движении в одном направлении и не ограничивают расход в противоположном направлении. Эту особенность можно использовать для задания разной скорости движения поршня пневмоцилиндра в прямом и обратном направлении.

Возможны две разные схемы расположения дросселей с обратным клапаном при регулировании скорости хода штока пневмоцилиндра:

регулирование расхода при подаче воздуха в цилиндр (при этом расход воздуха на сброс не ограничивается);
регулирование расхода при сбросе воздуха из цилиндра (при этом расход воздуха на подачу не ограничивается).

Рассмотрим эти варианты последовательно.

Регулирование расхода при подаче воздуха в цилиндр

При использовании данного способа регулирования сбрасываемый воздух будет выходить из пневмоцилиндра быстрее подаваемого, поскольку использование дросселей позволяет только уменьшить расход воздуха, но не увеличить его. Это приводит к тому, что в одной из камер цилиндра давление оказывается близким к атмосферному. Данная ситуация показана на рисунке 5: порт P1 соединён с атмосферой, в порт P2 осуществляется подача сжатого воздуха, шток цилиндра движется влево.

Рисунок 5 – Регулирование расхода при подаче воздуха в цилиндр

Такое распределение давлений внутри цилиндра имеет следующие последствия:

1. Ухудшается восприятие цилиндром нагрузки в направлении движения штока. Это происходит потому, что давление в камере цилиндра, в сторону которой осуществляется движение, близко к атмосферному, и оно не оказывает сопротивления движению в данном направлении.

2. При небольших скоростях шток начинает двигаться рывками. Дело в том, что расход поступающего в цилиндр воздуха ограничен, а объём камеры увеличивается по мере движения штока. Совместно с различными значениями силы трения покоя и силы трения скольжения это приводит к колебаниям давления внутри цилиндра и неравномерному движению штока.

3. Становится невозможной остановка штока цилиндра в промежуточных положениях с помощью клапанов 5/3 центр закрыт. Как видно на рисунке 5, одна из камер цилиндра находится под давлением, а вторая — нет. Поэтому при переводе распределительного клапана 5/3 центр закрыт в среднее положение неизбежно продолжение движения цилиндра до тех пор, пока давление в обеих камерах не уравновесится.

Регулирование расхода при сбросе воздуха из цилиндра

При использовании данного способа регулирования подача воздуха в цилиндр осуществляется с максимальным расходом, а расход воздуха при сбросе в атмосферу ограничен, т. е. воздух может поступать в цилиндр быстрее, чем выходить из него. При данной схеме регулирования давление в сбросной камере пневмоцилиндра сохраняется во время движения штока (рисунок 6, камера порта P1).

Читайте также: Как устранить пропуски первого цилиндра

Рисунок 6 – Регулирование расхода при сбросе воздуха из цилиндра

Такой способ регулирования имеет следующие особенности:

1. Пневмоцилиндр хорошо воспринимает нагрузку как сонаправленную с движением штока, так и имеющую противоположное направление, поскольку обе камеры цилиндра находятся под давлением.

2. По сравнению с предыдущей схемой регулирования становится возможным достижение более медленных скоростей движения при сохранении плавности хода штока.

3. Упрощается остановка штока в заданном положении. Так как обе камеры цилиндра находятся под давлением, при их перекрытии цилиндр быстро достигает равновесного состояния. Это существенно уменьшает расстояние, пройденное штоком от момента перекрытия портов цилиндра до полной остановки штока.

Из этого следует, что регулирование расхода при сбросе воздуха из цилиндра является предпочтительным по сравнению с регулированием расхода при подаче воздуха в цилиндр.

Видео:Скатывание тележки с наклонной плоскости.Скачать

4. Фитинги с регулировкой расхода для разных способов монтажа

При рассмотрении конструкции и принципа работы фитингов с регулировкой расхода были упомянуты две модели таких фитингов: MV 21 и MV 34 (см. рисунок 4). Конструкция фитингов-регуляторов позволяет легко смонтировать их на панели. Поэтому данные модели удобно использовать в случаях, требующих оперативной подстройки скорости работы пневмоцилиндров.

Однако, в некоторых случаях, регулирование оператором скорости работы пневмоцилиндров не только не требуется, но и может иметь негативные последствия. Например, неправильная настройка взаимодействующих между собой механизмов может привести к некорректной работе всей установки. Для ограничения доступа оперативного персонала к устройствам регулирования скорости пневмоцилиндров существуют модификации фитингов с регулировкой расхода, монтируемые непосредственно на пневмоцилиндры или на распределительные клапаны. На рисунке 7 приведён внешний вид и пневмосхемы таких фитингов.

Рисунок 7 – Фитинги с регулировкой расхода с обратным клапаном

Фитинги серии MV 41 с литерами /C и /V отличаются друг от друга направлением установки обратного клапана. Фитинги модификации MV 41.. ../C предназначены для установки на пневмоцилиндры (C – cylinder), модификации MV 41.. ../V – для установки на клапаны (V – valve). Направление установки обратного клапана в фитингах этой серии подобрано таким образом, чтобы обеспечить регулирование расхода при сбросе воздуха из цилиндра.

На рисунке 8 приведены пневмосхемы для подстройки скорости прямого и обратного хода штока пневмоцилиндра Vesta NWT 050.0100, управляемого клапаном VALMA PIV-S-A-14.

В случае, если регулирование скорости хода удобно осуществлять непосредственно на самом пневмоцилиндре, следует воспользоваться фитингами MV 41 .. .. /C, которые устанавливаются на цилиндр (рисунок 8а). Синие стрелки показывают направление движения воздуха в дросселях при прямом ходе штока, красные – при обратном. Хорошо видно, что в обоих случаях регулирование осуществляется при сбросе воздуха из цилиндра.
В случае, если регулирование удобно осуществлять у распределительного клапана, можно воспользоваться фитингами MV 41 .. .. /V (рисунок 8б) или фитингами глушителями с регулировкой расхода MV 11 .. .. -VE, MV 14 .. .. /B (рисунок 8в).
В случае, если регуляторы расхода требуется смонтировать отдельно, например, на щите для быстрого доступа оператора, следует воспользоваться фитингом MV 21 .. .. /U или MV 34 .. .. /U (рисунок 8г).

Рисунок 8 – Фитинги с регулировкой расхода с обратным клапаном

Видео:Сравнение сил трения, скольжения и каченияСкачать

5. Выводы

Для регулирования скорости работы пневмоцилиндров следует использовать устройства регулировки расхода (дроссели). Такие устройства позволяют уменьшить скорость хода штока (замедлить пневмоцилиндр) и часто выполнены в виде фитингов.
Регулирование расхода нужно производить при сбросе воздуха из цилиндра. Этот способ регулирования позволяет добиться хорошей плавности хода без уменьшения полезной нагрузки на цилиндр.
Регулирование расхода при подаче воздуха в цилиндр может вызвать рывки во время движения и привести к уменьшению величины полезной нагрузки. Поэтому применение данного способа не рекомендуется.
Для решения некоторых задач необходимо независимо настраивать скорость прямого и обратного хода штока пневмоцилиндров. В таких случаях применяются фитинги с регулировкой расхода с обратным клапаном.
При выборе фитингов с регулировкой расхода следует обратить внимание на место их монтажа. В зависимости от поставленных задач фитинги могут быть расположены непосредственно на пневмоцилиндрах (модели MV 41 .. .. /C), на распределительных клапанах (модели MV 41 .. .. /V, MV 11 .. ..-VE или MV 14 .. ..-B), или на щите управления (MV 21 .. .. /U, MV 21 .. .. /B или MV 34 .. .. /U, MV 34 .. .. /B).

Инженер ООО «КИП-Сервис»
Быков А.Ю.