Файл: Гольдин И.И. Основы технической механики учеб. пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 172

Скачиваний: 5

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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-

300


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

к ] = 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?

301


 

 

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

302


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).

303