Основные виды связей и их реакции

Встречающиеся на практике связи, ограничивающие перемещение несвободных тел, весьма разнообразны. В механике принята классификация, в соответствии с которой все многообразные связи, встречающиеся в механизмах и конструкциях, подразделяются на небольшое число видов. Связи, внутри одного вида характеризуются аналогичным действием на несвободное тело. Рассмотрим далее основные виды связей в соответствии с этой классификацией и поясним, как правильно заменить их действие на несвободное тело соответствующими реакциями.

1. Гибкая нить. Здесь объединены такие связи как трос, канат, нить, цепь и т. д. Реакцию такой связи называют силой натяжения. Она направлена вдоль нити в случае ее прямолинейности или по касательной к ней, если нить криволинейна (см. рис. 53).

Основные виды связей и их реакции - student2.ru

Рис. 53

2. Гладкая поверхность. Здесь имеется в виду абсолютно гладкая поверхность без трения. Реакция такой поверхности направлена перпендикулярно общей касательной плоскости, проведенной в точке контакта с несвободным телом (см. рис. 54). Такую реакцию называют нормальной реакцией.

Основные виды связей и их реакции - student2.ru

Рис. 54

3. Шероховатая поверхность. Реакция такой поверхности уже не перпендикулярна касательной плоскости. Ее удобно по правилу параллелограмма раскладывать на две взаимно перпендикулярные составляющие: нормальную реакцию и силу трения (см. рис. 55). В случае скольжения несвободного тела по шероховатой поверхности величины этих составляющих связаны законом трения Кулона Основные виды связей и их реакции - student2.ru где f – коэффициент трения скольжения.

Основные виды связей и их реакции - student2.ru

Рис. 55

4. Подвижный шарнир. Шарниром называют устройство, связывающее тела и позволяющее им поворачиваться друг относительно друга. Подвижный шарнир – это такая опора, к которой несвободное тело крепится с помощью шарнира, а сама опора может скользить без трения по опорной поверхности (см. рис. 56). Реакция такой опоры, как и реакция гладкой поверхности, направлена перпендикулярно опорной поверхности, на которую опирается подвижный шарнир.

Основные виды связей и их реакции - student2.ru

Рис. 56

5. Неподвижный цилиндрический шарнир. Цилиндрический шарнир позволяет скрепленным с его помощью телам поворачиваться друг относительно друга вокруг определенной оси, называемой осью шарнира, и не препятствует перемещению вдоль этой оси. Неподвижный шарнир жестко крепится к неподвижному основанию. Реакция неподвижного цилиндрического шарнира может быть как угодно направлена в плоскости, перпендикулярной оси шарнира. Ее удобно в этой плоскости раскладывать на две взаимно перпендикулярные составляющие (см. рис. 57).

Основные виды связей и их реакции - student2.ru

Рис. 57

6. Неподвижный сферический шарнир. Сферический (шаровой) шарнир позволяет скрепленным с его помощью телам поворачиваться друг относительно друга в любом направлении. Реакция такой опоры может быть как угодно направлена в пространстве. Ее удобно раскладывать на три взаимно перпендикулярные составляющие (см. рис. 58).

Основные виды связей и их реакции - student2.ru

Рис. 58

7. Подпятник. Это цилиндрический шарнир, который препятствует перемещению несвободного тела вдоль оси шарнира в одном направлении (см. рис. 59). Реакция подпятника раскладывается на три взаимно перпендикулярные составляющие.

Основные виды связей и их реакции - student2.ru

Рис. 59

8. Стержневая опора. Это опора в виде ненагруженного стержня, закрепленного на его концах с помощью шарниров. Реакция такой опоры будет направлена вдоль прямой, проходящей через концы стержня (см. рис. 60). Заметим, что стержень может быть как прямолинейным, так и изогнутым.

Основные виды связей и их реакции - student2.ru

Рис. 60

9. Жесткая заделка. Это такое крепление несвободного тела, которое не дает ему никакой свободы перемещения. Примером такого крепления может быть сварное соединение или заделка балконной плиты в стену дома. В случае действия на закрепленное таким образом тело плоской системы сил в жесткой заделке возникают реакции, лежащие в той же плоскости. Они включают в себя силу, которую удобно в плоскости действия разложить на две взаимно перпендикулярные составляющие Основные виды связей и их реакции - student2.ru , а также пару сил с моментом Основные виды связей и их реакции - student2.ru (см. рис. 61). Понятие о паре сил будет дано ниже в главе 4.

Основные виды связей и их реакции - student2.ru

Рис. 61

Момент Основные виды связей и их реакции - student2.ru называют моментом заделки. Отметим, что одна часть твердого тела крепится к другой его части (в случае, если тело мысленно расчленить каким-либо сечением) с помощью крепления, аналогичного жесткой заделке.

В случае, когда на закрепленное с помощью жесткой заделки тело действует пространственная система сил, реакции включают в себя три взаимно перпендикулярные силы Основные виды связей и их реакции - student2.ru и три пары сил, лежащие в трех координатных плоскостях с моментами Основные виды связей и их реакции - student2.ru



Наши рекомендации