的径向载荷是垂直施加到一个对象,其通过轴线作用线的对称轴的力。例如,皮带轮上的皮带在皮带轮轴的轴承上施加径向载荷。
在图1中,黄色箭头表示由于皮带穿过皮带轮的张力而在轴上产生的径向力或负载。
图1.皮带轮轴上的径向载荷。资料来源:自制。
国际或SI系统中径向载荷的度量单位是牛顿(N)。但是也经常使用其他力单位来测量它,例如千克力(Kg-f)和磅力(lb-f)。
如何计算?
要计算结构元件上的径向载荷值,必须遵循以下步骤:
-绘制每个元件上的力图。
-应用保证平移平衡的方程;也就是说,所有力的总和为零。
-考虑扭矩或力矩方程,以便实现旋转平衡。在这种情况下,所有扭矩的总和必须为零。
-计算力以识别作用在每个单元上的径向载荷。
解决的练习
-运动1
下图显示了一个皮带轮,张紧的皮带轮以张力T通过该皮带轮。皮带轮安装在由两个轴承支撑的轴上。其中之一的中心距皮带轮中心的距离为L 1。在另一端是另一个轴承,距离为L 2。
图2.张紧的皮带穿过的皮带轮。资料来源:自制。
假设轴和皮带轮的重量明显小于施加的应力,则确定每个轴颈轴承的径向载荷。
皮带张力为100 kg-f,距离L 1 = 1 m和L 2 = 2 m作为值。
解
首先,绘制作用在轴上的力的示意图。
图3.练习1的力图
皮带轮张力为T,但皮带轮位置处的轴径向负载为2T。轴和皮带轮的重量没有考虑在内,因为问题陈述告诉我们,该重量大大小于施加在皮带上的张力。
支架在轴上的径向反作用力是由径向力或载荷T1和T2引起的。从支架到皮带轮中心的距离L1和L2也显示在图中。
还将显示坐标系。轴上的总转矩或力矩将以坐标系的原点为中心进行计算,并且在Z方向上为正。
平衡条件
现在建立平衡条件:力的总和等于零,转矩的总和等于零。
从第二个等式中,获得支撑2的轴上的径向反作用力(T 2),代入第一个方程,求解支撑1的轴上的径向反作用力(T 1)。
T 1 =(2/3)T = 66.6千克力
并且在支撑2位置的轴上的径向载荷为:
T 2=(4/3)T = 133.3kg-f。
练习2
下图显示了一个由三个皮带轮A,B,C组成的系统,所有皮带轮A,B,C都具有相同的半径R。皮带轮通过张力为T的皮带连接。
轴A,B,C经过润滑轴承。轴A和B的中心之间的距离是半径R的4倍。类似地,轴B和C的中心距离也为4R。
假设皮带张力为600N,确定皮带轮A和B的轴线上的径向载荷。
图4.皮带轮系统。练习2。(自行阐述)
解
我们首先画出作用在皮带轮A和B上的力的图表。首先,我们有两个张力T 1和T 2,以及轴承施加在皮带轮A 轴A上的力F A。滑轮。
类似地,在皮带轮B上有张力T 3,T 4和轴承在其轴线上施加的力F B。在皮带轮轴上的径向负荷是力F 甲和上的力的径向载荷F B是乙。
图5.力图,练习2。(自己制作)
由于轴A,B,C形成等角三角形,因此角度ABC为45°。
图中所示的所有张力T 1,T 2,T 3,T 4具有相同的模量T,即带张力。
皮带轮A的平衡条件
现在我们写出皮带轮A的平衡条件,这只不过是作用在皮带轮A上的所有力之和必须为零。
分离力的X和Y分量,并(矢量地)添加以下一对标量方程:
F A X -T = 0; F A Y -T = 0
这些方程式导致以下等式:F AX = F AY =T。
因此,径向载荷的大小由下式给出:
F A =(T²+T²)1/2 = 2 1/2 ∙T = 1.41∙T = 848.5 N.,方向为45°。
皮带轮B的平衡条件
同样,我们写出皮带轮B的平衡条件。对于分量X,我们有:F B X + T + T∙Cos45°= 0
分量Y的Y:F B Y + T∙Sen45°= 0
从而:
F BX =-T(1 + 2 -1/2)和F BY = -T∙2 -1/2
即,皮带轮B上的径向载荷的大小为:
F B =((1 + 2 -1/2)²+ 2 -1)1/2 ∙T = 1.85∙T = 1108.66 N,方向为135°。
参考文献
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- 瓦莱拉·内格雷特(Valera Negrete),J.,2005年。《一般物理学》。联阿特派团。87-98。