ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Замена изгиба растяжением-сжатием из "Основы конструирования. Кн.1 " Повышенная жесткость деталей, работающих на растяжение-сжатие, в конечном итоге обусловлена лучшим использованием материала при этом виде нагружения. В случае изгиба и кручения нагружены преимущественно крайние волокна сечения. Предел нагружения наступает, когда напряжения в них достигают опасных значений, тогда как сердцевина остается недогруженной. При растяжении-сжатии напряжения одинаковы по всему сечению материал используется полностью. Предел нагружения наступает, когда напряжения во всех точках сечения теоретически одновременно достигают опасного значения. Кроме того, при растяжении-сжатии деформации детали пропорциональны первой степени ее длины. В случае же изгиба действие нагрузки зависит от расстояния между плоскостью действия изгибающей силы и опасным сечением деформации здееь пропорциональны третьей степени длины. [c.215] Сравним конеольную балку круглого сечения d = 20 мм), нагруженную изгибающей силой Р (рис. 95, а), и треугольную ферму с одинаковым вылетом /, составленную из стержней того же диаметра. Верхний стержень. фермы под действием силы Р работает на растяжение, нижний — на сжатие. При соотношениях, показанных на рисунке, максимальное напряжение изгиба в балке в 550 раз больше напряжений в стержнях фермы, а максимальная деформация (в точке приложения силы Р) больше в 9-10 раз. [c.215] Для ТОГО, чтобы сделать системы равнопрочными, необходимо увеличить диаметр балки до 165 мм (рис. 95, б). При этом масса балки (не считая заделочного участка) становится в 25 раз больше массы фермы, а максимальный прогиб оказывается в 2 раза больше прогиба фермы. [c.216] Для достижения одинаковой жесткости (равенство максимальных прогибов) необходимо увеличить диаметр балки до 200 мм (рис. 95, в). Напряжения снижаются, составляя 0,6 величины напряжений в стержнях фермы. [c.216] Отношение /б//ф в функции угла а для различных значений l/a приведено на рис. 96, а. При одинаковости сечений прогиб консольной балки может быть в сотни и тысячи раз больше прогиба ферменной системы. Разница резко возрастает с увеличением отношения l/d, т. е. относительным утонением стержней. Однако и для наиболее жестких стержней (l/d = 10) разница в пользу ферменной системы весьма велика. [c.216] Отношение/б//, , имеет пологий максимум при а = 45-г 60°. В этом днапазоне фермы типа, приведенного на рис. 95, обладают наибольшей жесткостью. Напряжения (рис. 96, б) в балке во много раз больше напряжений в стержнях (например, при а = 45° в 100 — 1000 раз). [c.216] Кронштейн ферменного типа с вертикальным верхним стержнем (рис. 97, г) значительно менее жесткий, чем кронштейн на рис. 97, б, так как конец вертикального стержня под нагрузкой перемевтается приблизит тельно по направлению действия силы и для ограничения деформа его жесткость не используется. [c.217] При конической форме (рис. 98, в, г), приближающей коветрукцию к ферменной (см. рис. 55), стенки конуса, расположенные в плоскрети действия изгибающего момента, работают верхние на растяжение, а нижние подобно подкосу — на сжатие. Боковые стенки испытывают преимущественно изгиб их жесткость соизмерима с жесткостью верхних и нижних стенок. Следовательно, при конической форме стенки отсека полностью включаются в работу прочность н жесткость конструкции увеличиваются. [c.217] Связь между растянутыми и сжатыми стенками осуществляют кольца жесткости т, п, которые помимо силового замыкания предотвращают овализацню конуса иод действием нагрузки. Такие кольца являются непременным условием правильной работы тонкостенных отсеков. [c.218] Близки к конусам по жесткости тюльпанные (рис. 98, д), сферические (рис. 98, е), тороидные (рис. 98, ж) и аналогичные формы. [c.218] Еще пример устранения напряжений изгиба показан на рис. 99. Здесь двухоиорная балка, подвергающаяся изгибу (рис. 99, и), заменена более выгодной стержневой системой (рис. 99, б), наклонные стержни которой работают на сжатие, а горизонтальные — на растяжение. Близка к этому случаю арочная балка (рис. 98, в), работающая также преимущественно на сжатие. [c.218] Как и в предыдущем случае (с.м. рис. 96, а), стержневая система имеет наибольшую жесткость при а = 45 60°. [c.219] На рис. 101, а показан случай нагружения цилиндра осевой силой. Нагрузка вызывает прогиб днища цилиндра, передающийся обечайке через пояс сопряжения обечайки с днищем (деформации показаны штриховой линией). Система является нежесткой. При замене цилиндра конусом (рис. 101, б) система по основной схеме восприятия сил приближается к стержневой ферме, изображенной на рис. 99, б. Стенки конуса работают преимущественно на сжатие роль стержня, воспринимающего распор, в данном случае выполняют жесткие кольцевые сечения конуса, ограничивающие радиальные деформации стенок. [c.219] Повышенную жесткость имеют сферическая, яйцевидная и тому подобные формы (рис. 101, S и г). [c.219] На рис. 101, Э—3 приведены конструктивные примеры. Как и в случае конуса, работающего на изгиб, существенное условие повышения жесткости и прочности здесь состоит в придании деталям кольцевых поясов жесткости, из которых верхний ш работает на сжатие, а нижний и,— на растяжение. [c.219] Вернуться к основной статье