动载荷

第14章动载荷14.1 动载荷的概念及分类在以前各章中，我们主要研究了杆件在静载荷作用下的强度、刚度和稳定性的计算问题。

所谓静载荷就是指加载过程缓慢，认为载荷从零开始平缓地增加，以致在加载过程中，杆件各点的加速度很小，可以忽略不计，并且载荷加到最终值后不再随时间而改变。

在工程实际中，有些高速旋转的部件或加速提升的构件等，其质点的加速度是明显的。

如涡轮机的长叶片，由于旋转时的惯性力所引起的拉应力可以达到相当大的数值；高速旋转的砂轮，由于离心惯性力的作用而有可能炸裂；又如锻压汽锤的锤杆、紧急制动的转轴等构件，在非常短暂的时间内速度发生急剧的变化等等。

这些部属于动载荷研究的实际工作问题。

实验结果表明，只要应力不超过比例极限，虎克定律仍适用于动载荷下应力、应变的计算，弹性模量也与静载下的数值相同。

动载荷可依其作用方式的不同，分为以下三类：1．构件作加速运动。

这时构件的各个质点将受到与其加速度有关的惯性力作用，故此类问题习惯上又称为惯性力问题。

2．载荷以一定的速度施加于构件上，或者构件的运动突然受阻，这类问题称为冲击问题。

3．构件受到的载荷或由载荷引起的应力的大小或方向，是随着时间而呈周期性变化的，这类问题称为交变应力问题。

实践表明：构件受到前两类动载荷作用时，材料的抗力与静载时的表现并无明显的差异，只是动载荷的作用效果一般都比静载荷大。

因而，只要能够找出这两种作用效果之间的关系，即可将动载荷问题转化为静载荷问问题处理。

而当构件受到第三类动载荷作用时，材料的表现则与静载荷下截然不同，故将在第15章中进行专门研究。

下面，就依次讨论构件受前两类动载荷作用时的强度计算问题。

14.2 构件作加速运动时的应力计算本节只讨论构件内各质点的加速度为常数的情形，即匀加速运动构件的应力计算。

14.2.1 构件作匀加速直线运动设吊车以匀加速度a吊起一根匀质等直杆，如图14-1(a)所示。

杆件长度为l，横截面面积为A，杆件单位体积的重量为 ，现在来分析杆内的应力。

轴承当量动载荷计算公式动载荷是轴承在工作时承受的力，通常包括径向载荷和轴向载荷。

在实际工程设计中，要考虑到机械设备运行时不同的工况和工作环境，确定轴承的当量动载荷是非常重要的。

当量动载荷是指将不同方向的载荷转化为相同方向的载荷后表示的载荷大小，可以简化轴承设计中的计算和分析，是轴承设计中常用的一种手段。

在计算轴承的当量动载荷时，可以使用不同的计算公式，例如静载系数法、动载系数法、等效载荷系数法等。

下面以等效载荷系数法为例，介绍轴承的当量动载荷计算公式及其应用。

轴承当量动载荷计算公式当量动载荷是用来表示不同方向载荷对轴承产生的综合影响的载荷大小，需要特别注意的是，当量动载荷只是理论上的推导值，实际设计中还需要结合实际情况进行确认和调整。

常见的轴承当量动载荷计算公式有以下几种：1. 等效径向载荷：P_r = X_F_r + Y_F_a2. 等效轴向载荷：P_a = Y_F_r + X_F_a3. 等效动载荷：P = √(P_r^2 + P_a^2)其中，P_r为等效径向载荷，P_a为等效轴向载荷，P为等效动载荷；X和Y为载荷系数，F_r和F_a为实际径向载荷和轴向载荷。

根据不同的工况和设计要求，可以选择合适的载荷系数X和Y的值，一般情况下，根据轴承的类型、型号和工况，可以查阅相关的轴承手册或厂家资料来确定载荷系数的取值。

等效载荷系数的应用等效载荷系数法是一种简单而有效的方法，可以将不同方向的载荷合成为一个综合的载荷，方便进行轴承的设计和分析。

在实际工程中，等效载荷系数法也是比较常用的一种方法，可以减少计算的复杂性，提高设计效率。

在应用等效载荷系数法时，需要注意以下几点：1. 首先确定轴承所受的实际载荷，包括径向载荷和轴向载荷的大小和方向。

2. 根据实际的载荷情况，确定合适的载荷系数X和Y的取值。

3. 使用等效载荷系数法计算轴承的当量动载荷，得到综合的载荷大小。

4. 根据计算结果，选择合适的轴承类型和型号，进行轴承的选型和设计。

一、静载荷与动载荷：
载荷不随时间变化（或变化极其平稳缓慢）且使构件各部件加速度保持为零（或可忽略不计），此类载荷为静载荷。

载荷随时间急剧变化且使构件的速度有显著变化（系统产生惯
性力），此类载荷为动载荷。

二、动响应：
构件在动载荷作用下产生的各种响应（如应力、应变、位移等），称为动响应。

实验表明：在静载荷下服从虎克定律的材料，只要应力不超
过比例极限,在动载荷下虎克定律仍成立且E
静=E
动。

§1 概述
§2 构件有加速度时动应力计算
计算采用动静法
在构件运动的某一时刻，将分布惯性力加在构件上，使原来作用在构件上的外力和惯性力假想地组成平衡力系，然后按静荷作用下的问题来处理。

q d
q d
§3 构件受冲击时动应力计算
冲击物在冲击过程中将其机械能转化为被冲击结构应变能U
.
εd
将上式两边乘以E /l 后得
st
d d σσK =(1)
当h →0时，相当于P 骤加在杆件上，这时
2
d =K
mg
冲击前后能量守恒
1
FΔ
=。

轴承动载荷和静载荷计算
《轴承动载荷和静载荷计算》
在机械传动系统中，轴承是承受动力或重力载荷的重要组件之一。

为了保证轴承的正常工作和寿命，合理计算轴承的动载荷和静载荷是必不可少的工作。

首先，我们来了解一下什么是动载荷和静载荷。

动载荷是指在工作过程中受到的实际载荷，包括径向载荷和轴向载荷。

径向载荷是指沿轴承的径向方向产生的力，而轴向载荷是指沿轴承轴线方向产生的力。

静载荷是指在轴承停止工作时所受到的最大力。

接下来，我们来看看如何计算轴承的动载荷。

对于径向载荷，可以通过测量或估算系统中受力部件的受力大小来获得。

对于轴向载荷，可以根据系统的工作原理和设计要求来确定。

在计算径向载荷和轴向载荷时，需要考虑各个受力部件之间的相互作用和关系，以确保计算结果的准确性。

在计算轴承的静载荷时，我们需要考虑轴承的安全系数和寿命要求。

安全系数是指轴承额定静载荷与计算所得静载荷之间的比值，用于保证轴承在静载荷下的安全工作。

寿命要求是指轴承在静载荷下能够运行的时间，通常通过轴承寿命计算公式来确定。

在实际工程中，轴承的动载荷和静载荷计算是一个复杂的过程，需要综合考虑多个因素，包括受力部件的性能、工作条件、环境影响等。

同时，还需要参考相关的标准和规范来进行计算，并进行合理的安全余量设计。

总之，轴承动载荷和静载荷计算是确保轴承正常工作和寿命的重要工作。

合理计算轴承的动载荷和静载荷是机械传动系统设计中必不可少的环节，对于提高系统的性能和可靠性具有重要意义。

动载荷小结动载荷是指在结构运行过程中，对结构施加的各种力的载荷，如风荷载、地震荷载、水压力、汽车行驶荷载等。

这些动载荷对结构的影响是不可忽视的，因此在结构设计和计算过程中，必须对动载荷进行合理的分析和计算，以确保结构的安全性和稳定性。

风荷载是结构运行中最常见的动载荷之一。

风荷载的大小与结构的地理位置、形状、高度、风速等因素密切相关。

风荷载会对结构产生横向力和翘曲力，从而影响结构的稳定性。

因此，在结构设计和施工中必须根据相关规范和标准进行风荷载的计算和控制。

地震荷载是另一种常见的动载荷。

地震荷载是由于地震活动引起的地表震动所产生的力。

地震荷载的大小与地震的强度、频率、地质条件等因素有关。

地震荷载会对结构产生水平和垂直方向的力，从而产生振动和变形。

因此，在结构设计和施工过程中必须对地震荷载进行合理的估计和分析，以确保结构的抗震性能。

水压力是在水下工程中常见的动载荷。

水压力的大小与水的深度、密度、流速等因素有关。

水压力会对结构产生水平和垂直方向的力，从而影响结构的稳定性和密封性。

因此，在水下工程的设计过程中必须对水压力进行合理的计算和控制。

汽车行驶荷载是在桥梁和道路等交通工程中常见的动载荷。

汽车行驶荷载的大小与车辆的重量、速度、轴距等因素有关。

汽车行驶荷载会对桥梁和道路等结构产生动力负荷和弯矩，从而影响结构的耐久性和驰放性能。

因此，在交通工程的设计和施工中必须对汽车行驶荷载进行合理的分析和计算。

动载荷是结构工程中非常重要的设计和计算参数，它直接影响结构的安全性、稳定性和耐久性。

因此，在结构设计和施工过程中，必须对动载荷进行合理的估计和分析，并根据相关规范和标准进行计算和控制。

只有这样，才能确保结构在运行过程中的安全性和可靠性。