Инженер начинается в шлоле

Если какой-либо элемент конструкции растягивать (или сжимать) силой Ркг(в системе СИ-ньютонов), в нем возникнут внутренние напряжения, которые легко найти по формуле: При инженерных расчетах приходится определять сечение конструктивного элемента по заданной или вычисленной нагрузке. Размеры сечения установить легко, если известно допускаемое напряжение выбранного ддя конструкции материала или если известен коэффициент запаса прочности. Обычно допускаемые напряжения для статической (I) и динамической (II) нагрузок различны (табл. 1). Надо иметь в виду, что большинство применяемых в технике материалов (за исключением чугуна и бетона) сжатию сопротивляются гораздо хуже, нежели растяжению. Пример. Юные техники пионерского лагеря взялись изготовить для колхозной фермы подъемный кран-укосину грузоподъемностью в одну тонну для разгрузки автомашин (рис. 17). Просчитать на прочность составляющие кран стержни. Пользуясь правилом разложения сил, определяем, что наклонный стержень 1 будет растянут силой 2000 кг, а горизонтальный стержень 2 — сжат силой 1740 кг. Стержень изготовлен был из стали СтЗ; ее допускаемое напряжение при динамической нагрузке 300 кг/см2. Исходя из этого, найдем поперечное сечение стержня : а дальше вести расчет, как обычно. Но на конечный результат это не повлияло бы). Напряжение растяжения в технике иногда называют разрывным напряжением, но это не совсем верно. Разрывное напряжение — это уже предел прочности материала, напряжение разрушения. Его можно считать разновидностью напряжения растяжения, предельным случаем растяжения. Заклепки, болты, оси шарниров, шпонки и многие другие детали работают в условиях, при которых действующие на них силы стремятся перерезать их, сдвинуть одну часть детали относительно другой. Познакомимся с примером расчета на прочность при сдвиге. Пример. В пионерском лагере решили построить качели с платформой в виде четырехместной лодки (рис. 18). Тре- Перерезывание (сдвиг) бует<ся рассчитать диаметр оси шарнира, на котором лодка подвешена к перекладине (см. узел «А»). Материал оси — сталь СтЗ. Лодка рассчитана на 4 человека, но может случиться так, что в лодку набьются сколько влезет. Будем считать, что влезет втрое больше, то есть 12 человек, и все взрослые. Средний вес взрослого человека принимаем равным 80 кг, вес лодки — 100 кг. Полная нагрузка на оба шарнира составит: 12X80+100=1060 кг (10,6 кН в системе СИ), а нагрузка на один шарнир 530 кг (5,3 кН в системе СИ). с)та сила стремится перерезать ось шарнира по двум плоскостям (аа и бб). Допускаемое напряжение на срез обычно принимаем равным 0,8 от допускаемого напряжения на разрыв. Учитывая, что нагрузка в данном случае динамическая, допускаемое напряжение на разрыв принимаем равным 300» кг/см2. Следовательно, допускаемое напряжение на срез составит: 0,8×300=240 кг/см2 (или 23,5 МПа). Суммарная (общая) площадь сечения по двум плоскостям должна составить: Площадь сечения по одной плоскости, то есть площадь сечения оси шарнира: Такой диаметр оси шарнира обеспечивает ему необходимую прочность, но, учитывая, что качели строят на открытом воздухе, металл подвергается действию атмосферных осадков и ржавеет, а кроме того, ось нередко будут забывать смазывать, и она постепенно будет истираться, принимаем с запасом: Этот диаметр оси обеспечит ее прочность на перерезывание (сдвиг). Передача нагрузки на ось шарнира происходит путем нажатия на него стенок отверстия проушины шарнира, поэтому необходимо произвести проверку шарнира еще и на смятие. Поверхность отверстия проушины, работающей на смятие, принимаем равной произведению диаметра оси на толщину проушины. Примем толщину проушины равной диаметру оси, тогда «сминаемая» поверхность Допускаемое напряжение смятия обычно принимают в два раза больше допускаемого напряжения на разрыв, что в нашем случае составит: и значительно меньше допускаемого, то опасности разрушения шарнира от смятия поверхности оси и стенок проушины нет. Деревянные детали в строительстве часто соединяют при помощи врубок. Они также подвер
гаются деформации сдвига. Дерево — материал неоднородный, одним и тем же деформациям оно оказывает различное сопротивление в зависимости от того, как направлены действующие силы по отношению к волокнам. Сопротивление скалыванию вдоль волокон значительно больше сопротивления скалыванию поперек волокон. Это необходимо учитывать при соединении деталей врубкой, располагая их так, чтобы силы были направлены (рис. 19) вдоль волокон.