Geum.ru

Основы конструирования

Информация - Разное

Другие материалы по предмету Разное

рузки : обеспечение равномерного распределения напряжений в поперечных сечениях принцип равнопрочности ;

  • обеспечение рационального баланса жесткости принцип относительной жесткости (т.к. равнопрочные детали при прочих равных условиях имеют меньшую жесткость) ;
  • устранение СНС : 23 вида нагружения ; поперечный изгиб чистый изгиб кручение срез растяжение (сжатие) принцип рационального нагружения. (Силовая схема) . А.Н.Т. : “Силу надо “ловить” там где она возникает”
  • уменьшение неравномерности напряжений путём удаления материала из малонапряженных участков принцип обсечения (снижаются инерционные нагрузки) ;
  • применение рациональных конструктивных схем : минимальное число звеньев, компактность, многопоточные схемы ;
  • уточнение расчетных напряжений (повышение за счет, например, экспериментального измерения и натуральных испытаний) ;
  • выбор соответствующего материала (замена металлов ПКМ) , применение технологических методов упрочнения материалов.

    • Выгодность материалов по массе можно оценить с помощью удельных показателей ,например, Lp = в (для растяжения-сжатия), которая наглядно интерпретируется, т.н. “разрывной длиной” длина свободно подвешенного стержня (км) , при которой материал разрушится от действия массовых сил.

     

    А=

    Следует отметить, что выбор материала определяется не только его массово-прочностными характеристиками , но и другими немаловажными факторами,

    1. назначением и условиями работы детали ;
    2. физико-механическими, технологическими и эксплуатационными свойствами материала ;
    3. стоимостью (!) .

    Вывод : наибольшей универсальностью обладают стали, свойства которых определяются в широких пределах легированием, термической, химико-термической и термомеханической обработкой.

    Стали ещё долго будут основным материалом для изготовления нагруженных деталей.

    Почти такими же свойствами обладают титановые сплавы (кроме обрабатываемости).

    ПКМ выйдут на первое место только в случае обеспечения их стоимости на уровне металлических материалов (хотя бы титанов).

     

    Стали (констр)Al сплавыTi сплавы0,33...0.63 руб/кг0,45...1,0 руб/кг1,0...5 руб/кг0,5 руб/кг 900,8 руб/кг 603 руб/кг 15СВМ45руб/кг+Экология

    Жесткость конструкций. Конструктивные способы повышения жесткости.

    Общее определение :

    Жесткость это способность системы сопротивляться действию внешних нагрузок с наименьшими деформациями (перемещениями).

    Для машиностроения : жесткость это способность системы сопротивляться действию внешних нагрузок с деформациями (перемещениями), допустимыми без нарушения работоспособности системы.

    Таким образом , жесткость определяет работоспособность объекта в такой же мере (иногда большей) , как и прочность. И соответственно , определяет массу (материалоёмкость) конструкции.

    Стремясь облегчить конструкцию и максимально использовать прочностные свойства материалов , конструктор повышает уровень напряжений в элементах конструкции, что приводит к увеличению деформаций ( ).

    Широкое применение равнопрочных, наиболее выгодных по массе конструкций , вызывает увеличение деформаций : такие конструкции имеют малую жесткость.

    Вопрос повышения жесткости особенно актуален в связи с применением высокопрочных материалов, элементы из которых резко увеличивают деформативность конструкций.

    Определить величину деформаций расчетными методами можно лишь при простых видах нагружения [ растяжение (сжатие), сдвиг (кручение), изгиб ] методами СМ иТУ.

    В большинстве случаев приходится иметь дело с элементами конструкций, жесткость которых не поддаётся расчету : их сечения определяются технологией изготовления (например , литьё , прокат) или имеют сложную конфигурацию (корпусные детали).

    Здесь применяются моделирование , эксперимент (испытания) , опыт и интуиция конструктора.

    П. И. Орлов “ОК” отмечает : “... конструкции, разработанные начинающим конструктором, обычно “страдают” недостатком жесткости”.

    Жесткость конструкции определяют следующие факторы :

    1. Е (растяжение-сжатие, изгиб) ; G (сдвиг, кручение) ;
    2. геометрические характеристики сечения (A,J(W),Jk(Wk));
    3. линейные размеры : длина L ;
    4. вид нагружения , тип (жесткость) опор.

    Факторы, влияющие на жесткость, можно объединить в обобщенном удельном показателе жесткости

    Таким образом , этот показатель объединяет характеристики прочности и жесткости и характеризует способность материалов воспринимать высокие нагрузки при наименьших деформациях, и наиболее полно оценивает выгодность материалов по массе.

    Значения n для основных конструкционных (металлических) материалов можно представить диаграммой

    Мы знаем , что на практике , выбор материала , определяется не только прочностно-жесткостными характеристиками , но и технологическими и эксплуатационными свойствами.

    Поэтому преимущественное значение в обеспечении прочности и жесткости (при минимальной возможной массе) имеют конструктивные меры (способы).

    Конструктивные способы повышения жесткости без существенного увеличения массы

    1. устранение изгиба , замена его растяжением или сжатием ;
    2. для элементов конструкций , работающих на изгиб , рациональная схема опор ; увеличение J(W)
    3. усиление рёбрами, работающими предпочтительно на сжатие ;
    4. усиление опор, затяж