6.2. Метод рациональных сечений

При условии сохранения равнопрочности детали можно облегчить сле-дующими способами:

1) удалением металла из явно малонагруженных участков;

2. у деталей типа шестерен и других вращающихся изделий, имеющих форму дисков, – выборками (выемками) или снятием металла больше к периферии и меньше к центру;

2. у деталей типа фланцев – изменением круглых форм на многоугольные или фигурные с выкружками.

2. у деталей, имеющих прямоугольные выступы, галтели, скосы, конусы и острые углы, – округлением углов, плавными переходами;

3. стержневых и ферменных системах – заменой деформации изгиба растяжением-сжатием;

6) уменьшением пролетов между опорами, что снижает изгибающий момент;

7) обеспечением компактности конструкций, при этом уменьшать диаметры колес и компенсировать повышение окружных усилий удлинением зуба, переходом на косой или шевронный зуб, выбором более твердых и прочных материалов.

Облегчение деталей должно сопровождаться правильным выбором схем силового воздействия, то есть избегать асимметричного приложения нагрузок, стремиться к уменьшению напряжений растяжения и исключению изгиба; уменьшению равнодействующих сил в зацеплениях зубчатых пере-дач с промежуточными шестернями и т. д.

Равнопрочность при сохранении требуемого уровня напряженности обеспечивается подбором рациональных соотношений между максимальны-ми и минимальными размерами деталей. Относительная выгодность по массе профилей характеризуется при нагружении изгибом величинами приведен-

ной прочности W и приведенной жесткости J	F	– отношением моментов
F
сопротивления и инерции к площади сечения [10].
Рациональность форм профиля характеризуется независимо от их абсо-
лютных размеров безразмерными показателями прочности			ω=	W		и жест-
				3
				F	2

к ости i = J/ F². Оценка рациональности выбора профилей для деталей, рабо-тающих на изгиб, может производиться с помощью формул определения ω и i по 8 типовым формам профилей сечений (из справочной литературы): круг, квадрат, прямоугольник, полые круг, квадрат и прямоугольник, швеллер, двутавр.

Выгодность полых профилей резко возрастает с утончением стенок и увеличением размеров сечения увеличением значений η = h/H и e = b/B (на доске изобразить полые фигуры). При e = 0,9 и η = 0,95, ω увеличивается в 6 раз, i в 15 раз по сравнению со сплошными профилями.

Для круглых деталей (вала, оси и др.) равнопрочность можно оценить

соотношением моментов сопротивлений и моментов инерции [10]:
W	=	J		=1 − a4 ,	(6.1)
W		J	o
o

где a = _D^d ; индекс о – для массивного сечения (d = 0). Относительная масса

m	=	F	=1 − a2 ,	(6.2)
m		F
o		o

При значении a = 0,3 −0,6 масса изделия снижается с одновременным менее резким уменьшением прочности и жесткости. При значении a = 0,6

масса уменьшается на 40 %, а прочность и жесткость снижаются всего на 10 %. Далее уменьшать массу не выгодно.