Характеристики блоков различных сечений (значение относительно осей)

Вид блока	Эскиз	Соотношение в сечении	Отноше­ние В/Н	Значение G относительно осей
x1-x1	x2-x2	y-y
Блок с кожу­хом		h = H/3	1:1 1:1,5 1:2	0,773 0,557 0,482	0,52 0,385 0,324	0,688 0,736 0,77
h = H/4	1:1 1:1,5 1:2	0,712 0,512 0,44	0,512 0,375 0,31	0,684 0,72 0,75
	h = В/5	1:1 1:1,5 1:2	0,674 0,52 0,462	0,408 0,312 0,266	0,82 0,924 1,005
h = В/4	1:1 1:1,5 1:2	0,681 0,522 0,464	0,414 0,315 0,268	0,844 0,94 1,025
Блок с кар­касом		h = H/10	1:1 1:1,5 1:2	0,554 0,421 0,368	0,357 0,273 0,232	0,554 0,631 0,691
h = Н/8	1:1 1:1,5 1:2	0,578 0,433 0,390	0,370 0,279 0,242	0,575 0,652 0,726
	-	-	0,48	0,357	0,48
Блок с крышками		h = H/3 h1 = В/10	1:1 1:1,5 1:2	0,750 0,560 0,458	0,493 0,357 0,291	0,677 0,704 0,737
h = H/4 h1 = В/10	1:1 1:1,5 1:2	0,702 0,526 0,431	0,490 0,355 0,287	0,673 0,699 0,728
	h = H/3 h1 = B/10	1:1 1:1,5 1:2	0,865 0,602 0,522	0,448 0,338 0,265	0,680 0,717 0,745
h = H/4 h1 = В/10	1:1 1:1,5 1:2	0,833 0,584 0,502	0,440 0,317 0,254	0,677 0,710 0,735

Примечание: 1 — кожух; 2 — каркас; 3 — крышка П-образной формы; 4 — плоская крышка; 5 — винты; 6 — шасси. Оси х₁-х₁ и у-у проходят через середину блока, т. е. на расстоянии Н/2, В/2 соответственно.

Характеристики материалов: р — удельная плотность; G_B — предел прочности; G_0,2 — предел текучести; Е — модуль упругости; G — модуль сдвига; удельная жест­кость, удельная прочность и фактор жесткости должны быть известны студенту из курсов физики, прикладной механики.

При статическом нагружении в качестве критерия прочности для случая, когда остаточные деформации достаточно малы и не нарушают работу детали, чаще всего применяют условный критерий текучести. Современная практика конструирования отходит от оценки прочности по величине разрушающего напряжения G_B, ибо задолго до разрушения деталь выходит из строя в результате значительных пластических де­формаций. Предел G_0,2 непропорционален G_B и для различных материалов составляет (0,5...0,9) G_B. Детали, подвергающиеся длительной знакопеременной нагрузке, раз­рушаются при напряжениях, значительно меньших предела прочности G_B при стати­ческом нагружении. Если изделие установлено на вибрирующем основании (самолет, автомобильное, морское, железнодорожное транспортные средства и т. п.), то детали подвергаются повторно-переменным (циклическим) нагрузкам с большей или мень­шей частотой и амплитудой. Число циклов напряжений, которое материал выдержи­вает до разрушения, зависит от максимального напряжения и интервала между край­ними значениями напряжений цикла. По мере уменьшения величины напряжений число циклов, вызывающих разрушение, увеличивается и становится неограниченно большим при некотором достаточно малом напряжении. Это напряжение, называемое пределом выносливости, полагают в основу прочностного расчета деталей, подвержен­ных циклическим нагрузкам. Наиболее распространен способ определения предела выносливости (усталости) при симметричном цикле, который обозначается G_-1. Пре­дел выносливости не является постоянной, присущей данному материалу характери­стикой и подвержен гораздо большим колебаниям, чем механические характеристики в статическом нагружении, так как его величина зависит от условий нагружения, типа цикла, методики испытания, формы и размеров образца, технологии его изготовле­ния, состояния поверхности и других факторов. Между характеристиками усталости и статической прочности нет строгой зависимости, но для большинства предваритель­ных расчетов можно использовать соотношения, приведенные в табл. 4.1.3.

Таблица 4.1.3

Значения G_-1 / G_B для различных материалов и характеров нагружения

Для особо точных расчетов необходимо пользоваться справочными данными, при­водимыми в специальной литературе.

Прочность оценивается коэффициентом запаса надежности, который представляет собой отношение предельных напряжений к напряжению, возникающему в сечении детали при эксплуатации:

где G_nред — предельные нормальные напряжения при расчете деталей на проч­ность, МПа;

G — расчетные нормальные напряжения в сечениях детали или напряжения, ко­торые могут быть в условиях эксплуатации, МПа.

При предварительном расчете в качестве характеристики прочности используется также представление о допустимых напряжениях.

Допустимым напряжением называется такое безопасное напряжение, которое де­таль может выдержать в течение заданного срока эксплуатации. В зависимости от характера материала и характера цикла за допустимые напряжения принимают на­пряжения, соответствующие условному пределу текучести G_0,2 или G_-1 . Необходимо стремиться к полному и точному выяснению фактических напряжений, действующих в детали. В помощь аналитическому методу привлекают экспериментальные методы. По мере совершенствования и уточнения расчетных методов число неизвестных фак­торов уменьшается, а число определяющих увеличивается. Обязательным является уточнение расчетных режимов на основе тщательного изучения возможных в эксплуа­тации случаев перегрузок и методов их устранения.

Жесткость — это способность системы сопротивляться действию внешних нагру­зок с деформациями, допустимыми без нарушения работоспособности [39]. Величина допустимой деформации деталей в изделиях зависит от взаимодействий их с другими деталями, от назначения и других параметров. В процессе разработки НК стремятся иметь минимальные деформации большинства деталей. Жесткость оценивается ко­эффициентом жесткости λ, который представляет отношение силы Р, приложенной к детали, к максимальной деформации Δl, вызываемой этой силой. Величина коэффици­ента жесткости зависит от вида нагружения, размеров детали и параметров материала. Коэффициент жесткости определяется по формулам табл. 4.1.4 [39].

Таблица 4.1.4