Инженер начинается в шлоле

КВАДРАТ 12 КВАДРАТ НА РЕБРЕ НИМИ ПОЛЫИ КВАДРАТ   ФОРМА СЕЧЕНИЯ полый КРУГ СИММЕТРИЧНОЕ СЕЧЕНИЕ ИЗ ПРЯМОУГОЛЬНИКОВ СИММЕТРИЧНОЕ СЕЧЕНИЕ ИЗ ПРЯМОУГОЛЬНИКОВ. изгибе, также зависят от величины изгибающего момента: чем он больше, тем больше деформация, следовательно, больше и внутренние напряжения. Рассмотрим пример, известный каждому: через узкую канаву (расстояние между опорами мало) переброшена доска. Если ступить на нее вблизи опоры, доска почти не прогнется, а если начать двигаться вдоль доски, то по мере удаления от опоры и увеличения изгибающего момента будет увеличиваться и деформация доски. Если ширина канавы значительная, то переход по этой доске становится опасным, так как материал может не выдержать возникших напряжений, и доска сломается. Чтобы предотвратить поломку, либо заменяют доску (балку) более толстой, либо устанавливают дополнительно промежуточные опоры и тем уменьшают величину пролета. Однако величина деформаций, а следовательно, и внутренних напряжений зависит не только от величины изгибающего момента, но также от размеров и формы поперечного сечения балки и направления действия силы. Эти факторы (размеры и форма поперечного сечения) определяют способность балки сопротивляться действию изгибающих сил и называются моментом сопротивления. Он измеряется в см3 и обозначается обычно буквой W. Формулы для определения моментов сопротивления некоторых простейших фигур приведены в таблице № 2. Оказывается, если доску, которая так угрожающе прогибается под ногами человека, переходящего канаву, положить на ребро, то момент ее сопротивления резко возрастет, способность сопротивляться действию изгибающего момента увеличится, а деформация уменьшится и переход по той же самой доске станет безопасным. В технике, и особенно в строительстве, балки применяются очень широко. Поэтому для них инженеры разработали такие формы сечений, которые позволяют при наименьшем расходе материала получить балки с наибольшим моментом сопротивления. Металлургическая промышленность выпускает для народного хозяйства готовые балки из стали различной формы и размера (см. рис. 27). Моменты сопротивления для них приводятся в справочниках. Величина момента сопротивления фигуры определяется относительно оси симметрии. Так, для прямоугольного сечения со сторонами б и 12 см (рис. 23) момент сопротивления Формулы для расчета балок с различной нагрузкой приведены в таблице 1. Пример 1. Строители грузили мусор на автомобиль-самосвал вручную. Юные техники подшефной школы взялись механизировать эту малопроизводительную работу, применив лебедку с электромотором грузоподъемностью в одну тонну (рис. 24). Блок подвесили на деревянный (сосновый) брус, опорами для которого стали стены двух соседних зданий. Ящик для мусора установили на землю под блоком. После заполнения мусором ящик поднимали; под него подъезжал самосвал, ящик опускали в кузов, потом подцепляли за днище и опрокидывали. Такая несложная механизация значительно облегчила труд строителей и позволила сократить простои машины под погрузкой в несколько десятков раз. Проверим расчеты юных техников, проведенные ими для деревянной балки. Балка лежит на двух опорах. Нагрузка сосредоточенная, приложена в середине пролета. Расстояние между опорами 5 м (500 см). По таблице 1 находим изгибающий момент: Допускаемое напряжение изгиба для сосны равно 100 кг/см2. Следовательно, прочность балки в данном случае обеспечена с хорошим запасом. Для дальнейшего ускорения и облегчения работы использованную юными техниками конструкцию ящика следует усовершенствовать, поэтому предлагаем

Практика конструирования выработала некоторые общие правила, придерживаться которых небесполезно для начинающего инженера. Итак, старайтесь в своих конструкциях: 1. Применять по возможности симметричные детали. 2. Везде, где можно, применять стандартные или нормальные заводские детали (гайки, винты, болты и т. д.), найти их легче, чем изготовить. 3. Избегать резких изменений сечения в деталях, особенно избегать узких запилов с острыми углами, так как в этих местах концентрируются внутренние напряжения, что увеличивает опасность поломки деталей. Переходы от одного сечения к другому нужно сопрягать плавными кривыми возможно большего радиуса (рис. 4—I). 4. Точность установки соприкасающихся деталей достигать прилеганием лишь одной пары простых и коротких по длине поверхностей. Излишние поверхности прилегания нисколько не увеличивают точность установки деталей, но зато намного усложняют их обработку и подгонку. Например, подгонка двух длинных сопрягающихся деталей — вала и шкива — операция трудная. Длинная охватывающая деталь (шкив) вовсе не гарантирует полной устойчивости соединения: при сильном увеличении (рис. 4—II) это легко заметить. Недостаточно расточить отверстие по-другому (рис. 4—III), и при той же точности обработ- Рис. 4. Переходы от сечения к сечению (I); сопряжение длинных деталей (II—III) ки втулка уже не будет качаться, так как она касается вала по двум кольцевым поверхностям. Эти выступающие посадочные поверхности (рабочие пояски) должны иметь ширину. Уменьшение длины соприкасающихся поверхностей (как в приведенном примере) дает еще и то преимущество, что сокращает время подгонки деталей. 5. Неподвижные части, воспринимающие ударную нагрузку, делать по возможности массивнее, и наоборот: движущиеся части машины делать более легкими, чтобы уменьшить их инерцию. 6. Везде, где только возможно, применять детали в виде тел вращения; их легче всего изготовить на токарном станке, а этот станок наиболее распространен. 7. Избегать таких форм деталей, идущих под обработку, при которых получаются наклонные плоскости или наклонные отверстия (рис. 5), ибо при этом сильно затрудняется их обработка. 8. Обязательно предусматривать возможность удобной и надежной смазки трущихся частей и деталей «на ходу» — это избавит их от чрезмерного нагревания или «заедания». 9. Обеспечивать легкий доступ (для надзора, ремонта, осмотра и замены) ко всем ответственным и изнашивающимся частям машины. Замена и ремонт деталей будут заметно упрощены, если на машине заранее предусмотреть только самое минимальное количество крепежных деталей (болтов, гаек). Кроме того, это позволит обходиться минимальным числом гаечных ключей. 10. Детали на стержнях крепить не менее чем тремя болтами или шпонками, располагая их под углом 90—135°. При угле 180° число точек опоры равно двум — деталь неизбежно будет качаться. 11. Закрепляя на вращающемся валу деталь с помощью гайки, направление резьбы вала принимать таким, чтобы при вращении он стремился ввернуться в гайку. Иначе гайка отвернется и деталь соскочит. Если на валу закреплено, например, два шлифовальных круга на разных его концах, то и резьба на концах должна быть различная; на одном — правая, на другом — левая.