определяют вращающий (скручивающий) момент по формуле
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
М- |
N (Вт) |
Нм. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ш(1/с) |
|
|
|
|
|
|
|
|
Если |
дана |
величина |
п, |
|
лп |
|
|
|
|
|
|
|
|
то © = •„ |
|
|
|
|
|
|
|
|
Так как |
Мк |
= М, |
то далее расчет |
ведется |
по |
фор |
муле |
(104). |
При проверочном |
расчете, |
как |
и в |
случаях |
|
|
|
|
|
Zr'S |
|
других |
деформаций, определяют |
|
|
|
|
|
|
действительные |
напряжения |
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сравнивают |
с |
допускаемыми. |
|
|
|
|
|
|
|
|
§ 142. |
Задачи |
с |
решениями |
I |
п |
1 |
j—г] |
| |
|
3 |
а д а ч а 31. С_помощью |
лебедки |
_JiJ |
у |
|
|
* |
-1- |
|
поднимается |
груз |
Q = |
2,5 |
кН. |
Все |
Т |
I |
|
^ " |
|
Т |
|
необходимые размеры лебедки даны на |
I |
U |
1 |
|
U |
l^Z?=48 |
схеме |
(рис. 207); |
Т) = |
0,85. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определить из расчета |
на |
круче |
|
|
а |
|
|
|
|
ние диаметры ведущего и ведомого |
|
|
|
|
|
|
валов. |
Материал |
|
валов |
среднеугле- |
Рис. |
207. |
Схема |
лебедки |
|
родистая |
сталь. |
|
|
|
|
|
|
|
|
1. |
Определение |
участков |
валов, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
испытывающих |
деформацию |
кручения. |
|
Рабочий, |
прикладывая |
к рукоятке (плечу) внешнее усилие, |
создает |
на ведущем валу момент, которому противодействует момент, созда
|
|
|
|
|
|
ваемый при |
подъеме |
груза |
усилием |
|
в зацеплении зубчатых |
колес. |
Оче |
|
видно, что в любом сечении вала на |
|
этом участке действует равный внеш |
|
нему внутренний крутящий момент |
Мк. |
| |
Изобразив |
величину |
этого |
момента |
|
|
|
I |
Рис. 208. Эпюра крутящего |
Рис. 209. |
Эпюра |
крутя |
момента наведущем валу |
щего момента на |
ведомом |
лебедки |
валу |
лебедки |
в виде отрезка определенной длины, можно построить схему рас пределения крутящего момента по длине ведущего вала (рис. 208).
На ведомом валу скручивающий момент создается весом груза (плечо момента силы — радиус барабана), а противодействует ему момент, так же как на ведущем валу, создаваемый усилием в зацепле-
Нии колес. Аналогично предыдущему можно построить схему распре деления внутреннего крутящего момента (рис. 209).
2. Определение величин крутящих моментов.
Так как внутренние крутящие моменты равны внешним момен там, то вначале определим последние
|
M B M = Q - |
g = 2 , 5 - - ^ - = 250 к Н - м м ; |
|
м |
M»" |
„ ™ ; |
г 2 |
4 8 |
о |
Тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
250 |
|
8 кН • мм. |
|
|
|
|
3 • 0,85 |
3. Определение требуемых диаметров валов. |
|
По |
формуле |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
з |
|
|
|
|
предварительно определив по справочнику |
[тк ] = 25 Н/мм2 , получим |
диаметр |
ведущего |
вала |
|
|
|
|
|
|
|
|
з |
98103 |
И илиЛ И |
d i ^ 2 5 , 5 |
|
|
|
у |
Q g |
25 |
мм. |
|
|
|
0,2 |
•25 |
|
|
|
|
|
|
|
[ dx = 26 |
MM. |
|
|
|
|
|
з |
250 • 103 |
И илиЛ И |
^2 ^36,8 мм. |
|
|
у |
о 2 |
25 |
|
|
|
0,2 |
•25 |
|
|
|
|
d2~-= 37 MM.
§143. Упражнения и вопросы для повторения
1.Как отличаются диаметры двух валов, рассчитанных на кру чение при передаче одинаковой мощности, но с разными частотами
'вращения (для одного вала пх = 1000 об/мин, |
а для другого — п2 = |
= 500 об/мин). |
|
|
|
2. Как, имея в виду |
неравномерное распределение |
напряжений |
при кручении и тот факт, |
что максимальные |
напряжения |
возникают |
в точках, расположенных на поверхности валов, объяснить целесооб разность изготовления не сплошных, а полых валов?
3. Заполнить приведенную ниже таблицу сравнительной характе ристики деформаций сдвига и кручения. (См. табл. на стр. 302),
4.Какой внутренний силовой фактор действует в сечении скручи ваемого бруса?
5.В чем различие между распределением напряжений в сечении при сдвиге и при кручении?
6.От каких факторов зависит величина напряжения в определен ной точке сечения при кручении?
7.В каких точках круглого бруса будут возникать наибольшие напряжения при кручении?
|
|
Характеристики |
Сдвиг |
Кручение |
Схема |
нагружения |
бруса |
|
|
|
Внешний |
силовой |
фактор, |
приводящий |
|
к деформации |
|
|
|
|
Внутренний силовой фактор, |
приводящий |
|
к напряжениям |
|
|
|
|
Характер |
распределения |
деформаций по |
|
сечению |
|
|
|
|
|
Вид |
напряжения |
(нормальное, каса |
|
тельное) |
|
|
|
|
Геометрическая величина, |
характеризую |
|
щая |
способность |
сечения |
сопротив |
|
ляться |
деформации |
|
|
|
Расчетная формула для определения мак |
|
симальных действительных |
напряжений |
|
8.Как подсчитавается величина действительных максимальных напряжений при кручении?
9.Что необходимо знать, чтобы в проектном расчете на кручение определить требуемый диаметр вала?
Глава двадцать четвертая ИЗГИБ И СЛОЖНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ
§ 144. Характер деформации при изгибе
Если брус находится под действием двух пар сил, рас положенных в плоскости его продольной оси, то возникает
Рис. 210. Деформация при изгибе
деформация изгиба. Снова, как и при растяжении, предста вим себе в таком брусе воображаемые продольные волокна. Совершенно очевидно, что при деформации изгиба волокна в одной зоне удлинятся, в другой — станут короче (рис. 210).
Между зонами растяжения и сжатия располагается нейтральный слой, волокна которого не подвергаются де формации и сохраняют свою длину неизменной. Чем дальше
волокна расположены от нейтрального слоя, тем большую деформацию они испытывают. Все это вместе взятое позво ляет сделать вывод, что при изгибе в поперечных сечениях бруса под действием внутренних сил возникают нормаль ные напряжения растяжения и сжатия, причем величина
М |
|
|
М |
|
|
0-0 |
- след'нейтрального |
слоя |
друса |
z-z-нейтральная |
ось сечения |
|
|
Рис. 211. |
Нейтральный |
слой |
бруса |
и нейтральная ось |
|
сечения |
|
|
|
их зависит |
от положения точки |
в |
сечении. Наибольшие |
напряжения будут в точках, наиболее удаленных от н е й т -
р а л ь н о й |
о с и |
{нейтральной |
осью называется |
прямая, |
по которой |
сечение |
пересекается |
с нейтральным |
слоем — |
рис. 211). Эти напряжения в зоне растяжения обозначаются
+ |
0"max, а в 3 0 н е |
СЖаТИЯ |
(Тщах- |
В ТОЧКЭХ, рЭСПОЛОЖеННЫХ |
на |
нейтральной |
оси, |
напряжения |
равны нулю. |
|
— |
Н - |
|
|
|
|
|
|
Ra |
|
|
Rr |
R* |
|
|
|
|
Рис. 212. Балка на двух опорах |
Рис. 213. |
Применение метода |
|
сечения |
для определения |
|
внутренних силовых факто |
|
|
ров |
Мы рассмотрели случай чистого изгиба, когда брус на ходится под действием пар сил. Но изгиб может возникнуть и при ином нагружении бруса, например под действием сил и реакций, перпендикулярных оси балки (рис. 212) (брус, испытывающий деформацию изгиба, называют бал кой).