Расчетные соотношения для основных профилей

№ п/п	Эскиз	Площадь попе­речного сечения	Моменты сопро­тивления	Моменты инерции
F	W	J
1.		В2	В3/6	В4/12
2.			0,1D3	0,05D4
3.		В2С, где С = H/В	В3С2/6	В4С3/12
4.		В2(1 - еn), где е = b/В
5.		0,785D2 (1 - а2), где а = d/D	0,1D3(1 - а4)	0,05D4(1 - а4)
6.		ВH(1-en), где е = b/В, T = h/H

При одной и той же площади наибольшее значение момента W_u у I-образного се­чения, пустотелого квадрата и круга. Наименее выгодными будут сплошное круго­вое и квадратное сечения. Устранение напряжений изгиба (рис. 4.1.23, а, б) и за­мена растяжением-сжатием возможны в случае применения ферменной системы (рис. 4.1.23, в, г). У ферменной системы верхний стержень работает на растяжение, нижний — на сжатие. Если сравнить напряжения и прогибы в консольной балке и ферме, где стержни имеют равный диаметр и равный вылет, то напряжения в стерж­нях фермы будут в 85 раз меньше, чем максимальное напряжение в сечении балки, прогиб в 260 раз меньше у фермы, чем у балки в точке приложения силы [39]. Для того чтобы сделать системы равнопрочными, сечение балки надо увеличить в 18,3 раза, при этом масса балки становится в 8 раз больше массы ферменной системы, а деформация балки при этом будет больше, чем у фермы, так как деформация при изгибе пропор­циональна третьей степени длины, а при растяжении — первой степени.

Рис. 4.1.23. Повышение прочности и жесткости НК. Принципы и примеры: а, б — консольная балка (работа на изгиб); в, г — ферменная система (работа на растяжение—сжатие); д, е — пример консольного крепления передней па­нели к шасси; ж — повышение жесткости консольной конструкции; з — увели­чение жесткости введением опорной плоскости (Б)

Связь между прогибом ферменной системы f_ф и консольной балки f_б при одинаковых сечениях можно выразить отношением

,

где l — длина вылета фермы или балки;

d — диаметр стержней;

а — половина угла при вершине ферменной системы.

Конструкция, аналогичная балке, показана на рис. 4.1.22, д, на рис. 4.1.22, е, — эпюра изгибающего момента балки. При ее замене на форму согласно рис. 4.1.22, ж, материал детали будет работать преимущественно на растяжение-сжатие, хотя жест­кость ее будет отличаться от идеальной ферменной системы.

Если нельзя полностью устранить изгиб, то надо стремиться заменить консольную балку на двухопорные балочные конструкции (рис. 4.1.22, з).

Наибольшие напряжения у консольной балки возникают в месте заделки, у двух­опорной — в точке приложения силы, на заданном расстоянии от опор, и меньшие — в месте заземления. Если применения консольного крепления нельзя избежать, то сле­дует принять все меры, чтобы устранить ее недостатки. Для этого уменьшают вылет консоли, увеличивают жесткость и прочность опасного сечения.

Необходимая жесткость и прочность наиболее нагруженного сечения обеспечива­ется увеличением размеров или, при снижении массы и уменьшении размеров, введе­нием местных выдавок. Применение рельефов жесткости или зигов получило большое распространение при холодном штамповании. Рельефные валики следует располагать вдоль действия изгибающего момента. Повышение прочности и жесткости фланцев тонкостенных цилиндрических деталей проводят отбортовкой. Повышение жестко­сти и прочности участков приложения сосредоточенных сил (опорных площадок, мест крепления) можно обеспечить местными выдавками или с помощью различных упроч­няющих накладок. Прогиб тонкостенных деталей на участке малой жесткости, осла­бленном отверстиями, предупреждают разбортовкой отверстий. Для увеличения жест­кости литых и прессованных из пресспорошков корпусных деталей применяют ребра жесткости. Упрочнение консольного шасси отогнутыми боковыми стенками представ­лено на рис. 4.1.24.

Жесткость и прочность конструкции будут наибольшими при ребре на всю длину консоли. Дополнительное повышение жесткости может быть получено за счет введе­ния рельефов на плоскостях шасси и боковых стенок.

Рис. 4.1.24. Влияние боковых стенок на прочность НК из листового

материала

Крупногабаритные детали (каркасы стоек, шкафов, приборов, крупногабаритных блоков) для большей жесткости и прочности можно выполнить из балочных открытых или замкнутых профилей (рис. 4.1.25). Профили получают гибкой из тонколистового материала на спецоборудовании, прессованием из порошков. Замкнутые профили, вы­полненные из листового материала с последующим соединением контактно-точечной или электродуговой сваркой, имеют более высокие прочность и жесткость, и большую трудоемкость.

Рис. 4.1.25. Примеры различных профилей для НК: а — гнутые из листа декоративные; б — замкнутые балочные полые (из листового материала); в — гнутые балочные открытые; г — прессованные