Administrator
Сообщений: 8419
   
Местонахождение: Россия, Уфа | Как мы знаем, упругая энергия в пружине (неважно какой) запасается за счет ее деформации. Деформация же возникает из-за приложенного внешнего усилия (в данном случае оттягивание тетивы или рычага воротом). График зависимости деформации от усилия у большинства пружин можно принять линейным. Если по оси X отложить деформацию, а по оси Y внешнее усилие, то график будет выходить из нуля координат и продолжаться до точки предела прочности. В этой точке будет приложено максимальное усилие и будет достигнута максимальная деформация. Площадь получившегося треугольника, гипотенузой которого будет являться сам график, одним катетом - ось X, а другим - линия проекции точки предела прочности на ось X, является не чем иным, как величиной запасаемой энергии этой пружиной.
Но. В такого рода машинах у нас есть некоторое ограничение. Оно вызвано ходом тетивы или метательного рычага. Т.е. если мы начнем закручивать торсион с нулевой деформации, то существует большая вероятность того, что когда рычаг достигнет предела своего продвижения, деформация пружины окажется еще довольно далеко от точки предела прочности. И площадь, получившегося треугольника, а значит и количество запасенной энергии, будет значительно меньшей, чем можно было бы получить оттягивая рычаг еще дальше. Что же делать, чтобы максимально увеличить эту площадь? Выход прост. Надо этот диапазон возможной деформации отодвинуть, как можно дальше к точке предела прочности. В итоге мы получим некую трапецию, площадь которой будет больше, чем площадь начального треугольника. И чем ближе мы отодвигаемся к ней, тем больше эта площадь и тем больше количество запасенной энергии.
Т.е. мы должны начинать оттягивать рычаг не с нулевого значения деформации, т.е. пружину надо предварительно растянуть или сжать. У торсиона этого можно дастигнуть двумя путями. Либо его канаты надо закрутить, либо их надо просто растянуть не закручивая. Второй путь предпочтительнее, т.к. у нас значительно уменьшается трение между канатами, нам легче вставить между ними рычаг, просто легче их растянуть (надо приложить меньше усилий, т.к. канаты в этом случае растягиваются по одному) и т.п. и т.д. У меня есть даже статья со сравнительными рачетами из одного математического журнала.
То что я написал, хорошо работает на малых диаметрах торсионов. На торсионах же с большим диаметром крайние канаты могут достичь предела прочности даже при закручивании метательным рычагом, т.к. деформация сухожилий, например, не более 8-10%.
Понятно? |
Онагр и требюше
