А.5.2 Расчет нагрузок для качелей

А.5.2.1 Силы, действующие на качели

На рисунке А.2 показаны силы, действующие на качели.

Силы, действующие на качели, рассчитывают по формулам:

F_h = C_h g (G_n + G_s); (A.18)

F_v = C_v g (G_n + G_s); (A.19)

F_r = C_r g (G_n + G_s); (A.20)

где F_h - горизонтальная нагрузка на узел, Н;

F_v - вертикальная нагрузка на узел, Н;

F_r - нагрузка на узел, Н;

g - ускорение свободного падения (g = 10 м∙с^-2);

G_s - масса качелей, кг;

G_n - масса детей по А.2.2.1;

C_h, C_v, C_r - коэффициенты нагрузки, зависящие от максимального угла отклонения качелей a_mах и угла отклонения качелей a (см. таблицу А.3).

F_h, F_v, F_r - временные нагрузки.

F_h, - горизонтальная нагрузка на узел; F_v - вертикальная нагрузка на узел; F_r - нагрузка на узел; С_s - масса качелей; С_n - масса детей; a - угол отклонения качелей; a_max - максимальный угол отклонения качелей 80°.

Рисунок А.2 - Силы, действующие на качели

Таблица А.3 - Коэффициенты нагрузки для качелей при максимальном угле отклонения качелей a_mах = 80°

Угол отклонения качелей a	Коэффициент нагрузки Сr	Коэффициент вертикальной нагрузки Cv	Коэффициент горизонтальной нагрузки Ch
80°	0,174	0,030	0,171
70°	0,679	0,232	0,683
60°	1,153	0,577	0,999
50°	1,581	1,016	1,211
42,6°	1,950	1,494	1,253
30°	2,251	1,949	1,126
20°	2,472	2,323	0,845
10°	2,607	2,567	0,453
0°	2,653	2,653	0,000

Массу качелей вычисляют по сумме масс качающейся платформы и массы канатов, тросов или стержней, деленной на два.

А.5.2.2 Нагрузки для качелей рассчитывают на примере качающейся платформы (см. рисунок А.3).

Рисунок А.3 - Качающаяся платформа

Качающаяся платформа подвешена на четырех цепях и состоит из резиновой шины, затянутой сеткой, согласно рисунку А.3.

Параметры качающейся платформы:

Диаметр качающейся платформы 1,0 м, масса (шины и сетки) 50 кг, масса цепей 10 кг.

Масса качелей в килограммах G_s = 50 + (0,5 ∙ 10) = 55.

Периметр окружности качающейся платформы в метрах

L = p D = 3,14 ∙ 1,0 = 3,14.

Число детей .

Результат округляют до целого: n = 6.

Массу детей G_n, кг, вычисляют по (А.1):

G_n = 6 ∙ 53,3 + 1,64 ∙ 9,6 ∙ = 361.

Максимальный угол отклонения платформы, подвешенной на цепях, a_mах = 80°.

Максимальная сила в цепях возникает, когда результирующая сила F_r достигает максимального значения при a = 0°.

По таблице А.3 определяют коэффициент результирующей нагрузки С_r при a = 0°.

С_r = 2,653.

Нагрузку F_r, Н, определяют по (А.20):

F_r = 2,653 ∙ 10 (361 + 55) = 11036.

Максимальная вертикальная сила возникает, когда коэффициент нагрузки C_v достигает максимального значения при a = 0°.

По таблице А.3 определяют коэффициент вертикальной нагрузки C_v при a = 0°:

C_v = 2,653.

Вертикальную нагрузку F_v,Н, определяют по (А.19):

F_v = 2,653 ∙ 10 (361 + 55) = 11036.

При a = 0° горизонтальная нагрузка F_h равна нулю.

По таблице А.3:

C_h = 0;

F_h = 0.

Максимальная горизонтальная сила F_h в качелях возникает, когда коэффициент нагрузки С_h достигает максимального значения при a = 42,6°.

По таблице А.3 определяют коэффициент горизонтальной нагрузки С_h для a = 42,6°:

С_р = 1,253.

Горизонтальную нагрузку F_h, Н, определяют по (А.18):

F_h = 1,253 ∙ 10 (361 + 55) = 5212.

При a = 42,6° (таблица А.3) коэффициент вертикальной нагрузки C _v = 1,494.

Вертикальную нагрузку F_v, Н, определяют по (А.19):

F_v = 1,494 ∙ 10 (361 + 55) = 6215.

Приложение Б

(обязательное)