- •Таблиця 1.1. Варіанти завдань до задачі 1
- •Таблиця 2.1. Варіанти завдань до задачі 2
- •Таблиця 3.1. Варіанти завдань до задачі 3
- •Таблиця 4.1. Варіанти завдань до задачі 4
- •План розв’язування задачі
- •Таблиця 6.1. Варіанти завдань до задачі 6
- •План розв’язування задачі
- •Розв’язання задачі
- •Таблиця 9.1. Варіанти завдань до задачі 9
- •Таблиця 10.1. Варіанти завдань до задачі 10
- •План розв’язування задачі
- •Розв’язання задачі
- •Загальна довжина балки буде складати
- •Таблиця 11.1. Варіанти завдань до задачі 11
6. Довжину балки l1, при якій частота ω0 |
перевищує частоту |
p |
на |
||||||||||||||||||||||||||
30 % визначимо із співвідношення |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ω0 =1,3p , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
тоді |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 ´9,81´2 ´1011 ´254 ´10−8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
l |
|
= 3 |
|
|
9gEI |
= 3 |
|
= 3 |
|
= 0,92 ì . |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
0,7621 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
1 |
|
|
4Q(1,3p)2 |
|
|
|
4 ´9,81´100 ´1,69 ´8873,64 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
Загальна довжина балки буде складати |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l1 + 2l1 = 3l1 = 3×0,92 = 2,76 ì . |
|
|
|
|
||||||||||||||
7. Амплітуда вимушених коливань вдалині від резонансу за відсут- |
|||||||||||||||||||||||||||||
ності тертя дорівнює |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
A = |
|
|
F0 |
|
|
= |
|
|
|
|
200 |
|
|
|
= |
|
|
|
|
200 |
|
|
|
= |
|||||
|
|
2 |
- p |
2 |
) |
|
é |
|
|
2 |
- (94,2) |
2 |
ù |
100 |
[ |
14996,45 - 8873,64 |
] |
|
|||||||||||
|
m(w0 |
|
100ë(1,3´94,2) |
|
|
û |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
=0,326 ´10−3 ì .
8.Визначимо динамічний прогин балки:
dä = dñò + A = dcò(1+ dA ) = dcòKä .
ñò
Формула для обчислення δñò одержана в п. 2:
dñò = |
4Ql13 |
= |
4 ´100 ´9,8 ´0,923 |
= 0,66 ´10−3 ; |
|
9 ´2 ´1011 ´254 ´10−8 |
|||||
|
9EI |
|
|
dä = 0,66 ´10−3 + 0,326 ´10−3 = 0,986 ´10−3 ì .
Обчислимо коефіцієнт динамічності:
Êä =1+ |
A |
=1 |
+ |
0,326 ´10−3 |
=1+ 0,49 =1,49 . |
|
dñò |
0,66 ´10−3 |
|||||
|
|
|
|
89
9. Визначимо максимальне нормальне напруження від сили Q = mg . З епюри моментів (див. рис. 10.2):
|
|
|
|
Mmax |
= 2 Ql1 ; |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
Mmax |
= |
2 ×100 ×9,8 |
×0,92 |
= 601,06 Í |
×ì ; |
||||
|
3 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
σñòmax = |
Mmax = |
|
|
601,06 |
|
= |
16,16 ×106 |
Í /ì 2 |
= 16,16 Ì Ï à . |
|
|
37,2 ×10−6 |
|||||||||
|
Wz |
|
|
|
|
|
|
|||
Максимальне нормальне динамічне напруження дорівнює
σmaxä = Käσñòmax =1,49 ×16,16 = 24,07 Ì Ï à .
90
ЗАДАЧА 11 РОЗРАХУНОК НА МІЦНІСТЬ ПРИ ПОВТОРНО-ЗМІН-
НОМУ НАВАНТАЖЕННІ КРУГЛОГО ВАЛА НА ЗГИН З КРУЧЕННЯМ
Використовуючи дані і результати розв’язання задачі 5, уточнити величину діаметру сталевого вала, на якому закріплено шків пасової передачі та два зубчастих колеса (див. рис. 5.1, табл. 5.1), у розрахунку додатково врахувати циклічність дії згинального моменту та вплив конструктивних і технологічних факторів (табл. 11.1) на границю витривалості.
|
Таблиця 11.1. Варіанти завдань до задачі 11 |
|
|||
|
|
|
Границя |
Границя теку- |
Границя вит- |
Варіант |
Чистота |
Матеріал |
міцності, |
чості, МПа |
ривалості, |
обробки |
МПа |
|
МПа |
||
|
|
|
|||
|
|
|
σâ |
σò |
σ−1 |
0 |
Поліров. |
Сталь 60 |
690 |
410 |
310−380 |
1 |
Шліфув. |
Сталь 55 |
660 |
390 |
290−370 |
2 |
Тонк.обт. |
Сталь 50 |
640 |
380 |
270−350 |
3 |
Груб.обт. |
Сталь 45 |
610 |
360 |
250−340 |
4 |
Наяв.окал. |
Сталь 40 |
580 |
340 |
230−320 |
5 |
Поліров. |
Сталь 35 |
540 |
320 |
220−300 |
6 |
Шліфув. |
Сталь 30 |
500 |
300 |
200−270 |
7 |
Тонк.обт. |
Сталь 25 |
460 |
280 |
190−250 |
8 |
Груб.обт. |
Сталь 20 |
420 |
250 |
170−220 |
9 |
Наяв.окал. |
Сталь 10 |
340 |
210 |
160−220 |
План розв’язування задачі
1. Накреслити епюри крутних моментів та згинальних моментів у горизонтальній та вертикальній площинах згідно з результатами розрахунків, виконаних у задачі 5.
91
2.Визначити коефіцієнти запасу за нормальними nσ і дотичними nτ напруженнями в небезпечних перерізах валу для величини діаметру, визначеного за результатами статичного розрахунку.
3.Обчислити за формулою Гафа і Поларда повний коефіцієнт запасу вала відносно границі витривалості n . За результатами розрахунків зробити висновки.
4.У випадку невиконання умови міцності ( min{ nò,n} < [ n] ), повторити
розрахунки, обравши нове значення діаметру вала. Підбір діаметру вала продовжувати до забезпечення виконання умови міцності.
Розв’язання задачі
Дано: діаметр вала d = 96 ì ì ; a =1 м ; матеріал – сталь 20; нормативний коефіцієнт запасу міцності [n] = 2 . Поверхня вала шліфована. Схема навантаження вала представлена на рис. 5.2. З таблиці 11.1 беремо: σâ = 420 Ì Ï à , σò = 250 Ì Ï à , σ−1 =170 Ì Ï à .
1. Креслимо розрахункову схему вала згідно з вихідними даними задачі 5, будуємо епюри крутних моментів та згинальних моментів у горизонтальній та вертикальній площинах згідно з результатами розрахунків, виконаних у задачі 5 (рис. 5.4), визначаємо ймовірно небезпечні перерізи вала.
Раніше було зроблено висновок, що небезпечним є переріз B . Тут діє максимальний крутний момент ( Mêð = 0,6 êÍ ×ì ) та максимальний сумарний згинальний момент ( Ì ñ =14,4 êÍ ×ì ).
Крім того, слід перевірити переріз 1, де закріплено зубчасте колесо, через наявність в цьому місці концентратора у вигляді шпонкової канавки, що оброблена пальцевою фрезою. Тут діє максимальний крутний момент ( Mêð = 0,6 êÍ ×ì ) та сумарний згинальний момент ( Ì ñ =11,7 êÍ ×ì ).
2. В умовах плоского напруженого стану за наявності нормальних і дотичних напружень повний коефіцієнт запасу міцності на витривалість розраховується за формулою Гафа і Полларда:
92
n = |
|
nσnτ |
|
|
||
|
|
, |
||||
n2 |
+ n2 |
|||||
|
|
|||||
|
|
σ |
τ |
|
|
|
де nσ і nτ −коефіцієнти запасу за нормальними та дотичними напруженнями відповідно.
Визначимо коефіцієнти запасу nσ і nτ в небезпечних перерізах вала. Відповідно до умов навантаження, нормальні напруження у небезпеч-
ній точці перерізу змінюються за симетричним циклом, а дотичні напруження залишаються сталими.
У випадку симетричного циклу коефіцієнт запасу обчислюється за формулою:
nσ = σ−1 ,
Kσa
де σa − амплітуда фактично діючих напружень, K − загальний коефіцієнт зниження границі витривалості, що враховує сукупний вплив основних конструктивних і технологічних факторів на витривалість деталі при симетричному циклі.
У загальному випадку коефіцієнт K визначається таким чином:
K = α1α2 K αm , γ1γ2 K γn
де αi >1, γi <1 – коефіцієнти, що враховують негативний вплив кожного з факторів. Якщо вплив факторів позитивний (наприклад, зміцнення поверхні), то коефіцієнти αi і γi необхідно поміняти місцями.
У практичних розрахунках на втому найбільш поширеним є варіант коефіцієнту зниження границі витривалості, коли враховується вплив тільки трьох факторів: концентрації напружень, розмірів деталі і якості обробки поверхні. Вплив цих факторів оцінюється коефіцієнтами Kσ , ε і β відповідно. Якщо Kσ >1, ε <1, β < 1, то
K = Kεβσ ,
93
– ефективний коефіцієнт концентрації напружень, ε – коефіцієнт впливу абсолютних розмірів перерізу, β – коефіцієнт впливу стану і якості поверхні.
Знаходимо номінальні амплітудні напруження σa , що діють у ймовірно небезпечних перерізах.
|
|
|
W = |
πd3 |
= |
|
π ×9,63 = 86,815 ñì 3 . |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
32 |
|
|
|
32 |
|
|
|
||||
Переріз B : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
σB |
= σmax = |
|
M cB |
= |
14,4 ×103 |
|
≈166 Ì |
Ï à . |
||||
|
|
|
W |
|
86,815 ×10−6 |
|||||||||
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Переріз 1: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
σ1 |
= σmax = |
|
M c1 |
|
= |
11,7 ×103 |
|
≈135 Ì |
Ï à . |
|||
|
|
|
W |
86,815 ×10−6 |
||||||||||
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
||||||
Визначимо коефіцієнти концентрації напружень в небезпечних пере- |
||||||||||||||
тинах K B |
і K1 |
. Коефіцієнт |
|
K B |
= 1 (концентратори відсутні). Згідно з до- |
|||||||||
σ |
σ |
|
|
|
|
|
σ |
|
|
|
|
|
|
|
датком 3, де наведено значення ефективних концентраторів Kσ в залежності від границі міцності матеріалу вала із шпонковим пазом, обробленого пальцьовою фрезою, Kσ1 =1,51.
Значення коефіцієнта впливу абсолютних розмірів ( εσ ≈ ετ ) знайдемо у додатку 4. Для вуглецевої сталі з границею міцності σâ = 420 Ì Ï à та діаметром d = 96 ì ì коефіцієнт буде становити εσ = 0,7 .
Коефіцієнт впливу стану і якості поверхні β визначимо з додатку 5. Для шліфованої поверхні і заданої сталі β = 0,95 .
Обчислимо загальний коефіцієнт зниження границі витривалості для небезпечних перерізів.
Переріз B :
K B = |
|
1 |
=1,5 . |
|
0,7 |
× 0,95 |
|||
|
|
Переріз 1:
94
|
|
|
K1 |
= |
1,51 |
= 2,27 . |
|
|
|
|
|
|
|
0,7 ×0,95 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Тоді |
nB = |
|
170 |
= 0,683 ; |
n1 |
= |
170 |
= 0,555 . |
||
1,5 ×166 |
2,27 ×135 |
|||||||||
|
σ |
|
|
σ |
|
|
||||
Визначимо коефіцієнт запасу статичної міцності при крученні.
nτ = ττò .
max
Границю текучості при крученні визначимо за третьою теорією міцності.
τò = 0,5σò = 0,5 ×250 =125 Ì Ï à .
Полярний момент опору перерізу вала:
Wp = |
|
πd3 |
|
|
= |
π ×9,63 |
= 173,63 ñì 3 . |
||||||||||||||
16 |
|
|
|
|
16 |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
τmaxB = τ1max |
= |
M |
êð |
|
= |
|
|
|
600 |
= 3,46 Ì Ï à . |
|||||||||||
Wp |
173,63×10−6 |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
Тоді |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
nτ = |
125 |
= 36,13. |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3,46 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
3. Обчислюємо повний коефіцієнт запасу міцності на витривалість за |
|||||||||||||||||||||
формулою Гафа і Полларда: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
n = |
|
|
0,555 × 36,13 |
|
|
|
= |
20,052 |
= 0,555 . |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
(0,555) |
2 |
+ (36,13) |
2 |
36,134 |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
Отже
n = 0,555 < [n] =1,8 .
Тобто, умова міцності не виконується. Врахування циклічності згинального моменту привело до зменшення коефіцієнту запасу у 1,5
0,555 = = 2,7 рази.
95
4. Вибираємо нове значення діаметру вала і повторюємо розрахунки, виконані у пп. 2, 3.
Нехай діаметр валу d =150 ì ì . Тоді маємо наступні геометричні характеристики перерізу:
W = |
πd3 |
= |
π ×153 |
= 331,17 ñì 3 , |
Wp = |
πd3 |
= |
π ×153 |
= 662,34 ñì 3 . |
|
32 |
32 |
16 |
16 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
Знаходимо амплітуди нормальних напружень у ймовірно небезпечних перерізах:
σB |
= σmax = |
M cB |
= |
14,4 ×103 |
= 43,48 Ì |
Ï à , |
||
|
W |
331,17 ×10−6 |
||||||
a |
|
|
|
|
|
|||
σ1 |
= σmax = |
|
M c1 |
|
= |
11,7 ×103 |
= 35,33 Ì |
Ï à . |
|
W |
331,17 ×10−6 |
||||||
a |
|
|
|
|
|
|||
За допомогою лінійної інтерполяції даних, що наведені у додатку 4, визначаємо нове значення масштабного коефіцієнта:
|
|
|
|
|
|
|
|
εσ = 0,67 . |
|
|
|
|
||||
Тоді |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
K B = |
|
1 |
|
=1,57 |
; |
|
|
|
nB = |
|
170 |
|
= 2,49. |
|||
0,67 × |
0,95 |
|
|
|
1,57 ×43,48 |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
σ |
|
|
||||||
K1 = |
|
1,51 |
|
= 2,37 |
, |
|
n1 = |
|
170 |
|
= 2,03. |
|||||
0,67 ×0,95 |
|
2,37 ×35,33 |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
σ |
|
||||||||
τmaxB |
= τ1max |
= |
M |
êð |
|
= |
|
600 |
|
= 0,91 Ì Ï à ; |
||||||
Wp |
662,34 ×10−6 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
nτ = |
125 |
=137,36 . |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,91 |
|
|
|
|
|
||
Обчислюємо повний коефіцієнт запасу міцності на витривалість:
n = |
|
2,03 ×137,36 |
|
|
= |
278,84 |
= 2,03 |
; |
||
|
|
|
|
|
|
|
||||
(2,03) |
2 |
+ (137,36) |
2 |
137,37 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
96
n = 2,03 > [n] = 2 .
Умова міцності виконується. Остаточно, діаметр вала буде становити d =150 ì ì .
ЗАДАЧА 12 РОЗРАХУНОК ТОНКОСТІННОЇ ПОСУДИНИ НА ОПОРАХ
97
Сталеву тонкостінну циліндричну посудину з днищами встановлено на чотирьох симетрично розташованих опорах (рис.12.1, табл.12.1). Посудина знаходиться під внутрішнім тиском p і заповнена на 2/3 висоти Н рідиною з питомою вагою γ . Обчислити товщину стінки посудини в небезпечному перерізі. Допустиме напруження на розтяг для матеріалу посуди-
ни [ σ] =100 Ì Ï à . Підібрати переріз стояків з умови стійкості. Прийняти для стояків [ σ] =160 Ì Ï à , R1 = R , l1 = 0,2l , r = R
3 .
|
|
Таблиця 12.1. Варіанти завдань до задачі 12 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Варі- |
p, |
γ , |
Н, |
h, |
R, |
L, |
Перерізи |
|||||
ант |
МПа |
кН/м3 |
м |
м |
м |
м |
стояка |
|||||
0 |
1,5 |
20 |
4,5 |
1,3 |
1,3 |
2,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
1 |
1,2 |
30 |
3,5 |
1,0 |
1,2 |
2,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
2 |
2,1 |
35 |
3,0 |
0,8 |
1,0 |
1,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
3 |
1,9 |
25 |
3,6 |
0,6 |
1,1 |
2,0 |
|
|
|
|
|
|
4 |
1,6 |
30 |
3,5 |
0,5 |
0,9 |
1,9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
5 |
1,8 |
40 |
2,8 |
0,7 |
0,8 |
2,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
6 |
1,4 |
25 |
4,0 |
1,1 |
1,1 |
3,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
7 |
2,0 |
20 |
3,8 |
0,9 |
1,0 |
2,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
8 |
1,7 |
40 |
2,6 |
0,5 |
0,6 |
2,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
9 |
1,3 |
25 |
4 |
1,2 |
1,3 |
2,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
98
Рис. 12.1. Варіанти схем посудин до задачі 12 |
99 |
План розв’язування задачі
1.Обчислити товщину стiнки посудини в небезпечному перерiзi.
2.Визначити навантаження на стояк, враховуючи вагу рiдини, самої оболонки та її днищ.
3.Підібрати перерiз стояка з розрахунку на стiйкiсть, вважаючи стояк на одному кiнцi (верхньому) закрiплений шарнiрно, на другому – жорстко.
Розв’язання задачі
Рис. 12.2. Розрахункова схема
ності від глибини:
Дано: p =1,5 Ì Ï à , γî = 80 êÍ
ì 3 ,
γð =10 êÍ
ì 3 , H = 3 ì , h =1 ì , L = 2 ì ,
R = 0,8 ì , переріз стояків – [] (2 швелери),
[σ] =160 Ì Ï à , E = 2 ×105 Ì Ï à . Обчислити: 1) t – товщину стінки
оболонки (з розрахунку на міцність посудини), 2) номер швелера (з розрахунку на
стійкість стояків).
1. Розрахуємо на міцність циліндричну частину посудини.
Меридіональний та коловий радіуси:
ρm = ∞ ; ρt = R .
Тиск на поверхню циліндра в залеж-
p1( y1) = p + γð (23 H − y1) . Рівняння рівноваги зони (рис. 12.3):
σ1m ×2πRt = p1πR2 + Q1* .
100
Звідси
Рис. 12.3. Навантаження циліндричної частини посудини
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
pR + g |
æ 2 H - y |
ö R |
|
æ g |
ð |
´1 pR2h + g |
ð |
pR2 y |
ö |
|
||||||||||||||
|
|
|
p1R |
|
Q1* |
|
|
|
|
|
|
|
ð ç |
3 |
|
1 |
¸ |
|
|
ç |
|
3 |
|
|
1 |
¸ |
||||||||
s |
= |
+ |
= |
|
|
|
|
|
|
è |
|
|
|
ø |
|
+ |
è |
|
|
|
|
|
|
ø |
= |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
1m |
|
|
2t |
|
2pRt |
|
|
|
|
|
|
|
|
2t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2pRt |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
R |
é |
æ |
2 |
H - y1 |
+ |
1 |
|
öù |
|
R |
é |
|
+ |
1 |
gð ( 2H + h) |
ù |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
ê p + gð ç |
3 |
3 |
h + y1 ¸ú |
|
ê p |
3 |
ú |
= const . |
|||||||||||||||||||||||||
= |
|
ë |
è |
|
|
|
|
|
|
|
|
øû |
= |
|
|
ë |
|
|
|
|
|
|
|
û |
||||||||||
|
|
|
|
|
2t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2t |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Рівняння Лапласа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
σ1m ρ1m + σ1t ρ1t = p1 t , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
звідси виходить |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
é p + g |
ð |
æ 2 H - y |
öù R |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ê |
|
|
ç |
|
|
|
|
|
1 |
¸ |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p1r1t |
|
|
|
è 3 |
|
|
|
|
|
ú |
. |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
s |
( y |
|
) = |
= |
ë |
|
|
|
|
|
|
|
|
øû |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1t |
1 |
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Небезпечні точки, де найбільші напруження, – це точки циліндра на рівні А1, напруження в них:
|
|
R |
é p + |
1 g |
ð |
( 2H + h) ù |
||
|
|
|
ê |
3 |
|
ú |
|
|
s |
= const = |
|
ë |
|
|
û |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|||
1m |
|
|
|
|
2t |
|||
|
|
|
|
|
||||
101
|
|
|
3 |
|
|
|
é |
|
|
|
|
Í |
|
|
1 |
|
|
|
|
−6 |
|
Í |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
ù |
|
|
|
|
|
|
|
|||
0,8 ´10 |
|
ì ì ´ê1,5 |
|
|
|
|
+ |
|
´10 ´10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
´(2 ´3 |
´10 |
|
ì ì |
+1´10 |
|
|
ì ì |
)ú |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
ì ì |
2 |
3 |
|
|
|
|
ì ì |
|
3 |
|
|
|
|
610 Í ì , |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
= |
|
|
|
|
|
|
ë |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
û |
» |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
æ p + 2 g |
ð |
H |
ö R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ç |
|
|
3 |
|
|
¸ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s |
( y = 0) = s |
|
|
|
= |
è |
|
|
|
|
|
ø |
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1t |
|
1 |
|
|
|
|
|
1t max |
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
æ1,5 |
|
|
Í |
|
+ 1 ´10 ´10−6 |
Í |
|
|
|
´3´103 ì ì |
ö ´0,8 ´103 ì ì |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
2 |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
ç |
|
|
ì ì |
|
3 |
|
|
|
|
ì ì |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
¸ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1360 Í ì |
. |
|
|||||||||||||||||
= |
è |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ø |
|
|
|
|
|
|
|
|
» |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
Умова міцності для небезпечних точок А1 за ΙV критерієм міцності: |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s |
|
= s2 |
|
+ s2 |
|
|
|
|
|
|
- s s |
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 ΙV |
|
|
|
1m |
|
|
|
1t max |
|
|
1m |
1t max |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
æ |
610 ö2 |
|
æ |
1360 ö2 |
|
610 |
|
1360 |
|
|
|
|
1180 Í |
|
ì ì |
|
£ [ s] = 160 Í |
|
|
2 |
. |
|
||||||||||||||||||||||||||||
= |
|
ç |
|
|
|
¸ |
+ |
ç |
|
|
|
¸ |
- |
|
|
|
´ |
|
|
|
|
|
|
» |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ì ì |
|
|
|||||||||||||||||
|
|
t |
|
t |
|
|
|
t |
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
è |
|
ø |
|
|
è |
|
|
ø |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Звідси |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t ³ |
1180 |
= 7,4 ì ì . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
160 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
2. Розрахуємо на міцність конічну частину посудини. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Для конічної частини (рис. 12.4): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ρ2m = ∞ , |
|
r2t |
|
= |
y2 tg α |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
cosa |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
y2 p2
Рис. 12.4. Навантаження конічної частини посудини
102
|
|
p2 ( |
y2 ) |
|
|
|
|
|
æ |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ö |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
= p + gð ç |
3 |
H + h - y2 ¸, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
è |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ø |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
s |
2m |
´2prt ´cosa = p |
´pr2 + Q |
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
2* |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r = y2 tgα |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
g |
|
´1 pr2 y |
|
é |
|
|
|
|
|
|
æ |
2 |
H + h - y2 |
ö |
ù |
r + |
1 |
gðry2 |
|||||||||||||||||
|
p r |
|
ð |
2 |
ê |
p + gð ç |
3 |
¸ |
3 |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
è |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ø |
ú |
|
|
|
|
||||||||||
s2m ( y2 ) = |
2 |
+ |
|
|
|
|
|
|
= |
ë |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
û |
|
|
|
|
= |
|||
2t cosa |
2prt cosa |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2t cosa |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
é p + g |
æ 2 H + h - y |
2 |
öù y |
2 |
tga |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
ê |
|
|
|
|
ð ç |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
¸ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
è 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ú |
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
= |
ë |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
øû |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2t cosa |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
σ2m |
σ2t |
|
|
p2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
s2m |
+ s2t = |
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
é p + g |
ð |
æ 2 H + h - y |
2 |
öù y |
2 |
tga |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
p |
r |
|
|
ê |
|
|
|
ç |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
¸ |
|
|
|
|
. |
|
|
|
||||||||
|
|
|
2t |
|
|
|
|
|
|
è 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ø |
ú |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
s2t ( y2 ) |
= |
|
2 |
|
|
= |
ë |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
û |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t cosa |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Знайдем координати y2m точок конуса, в яких напруження найбільші:
|
|
é p + g |
æ 2 H + h - 2y |
öù tga |
|
|
ê |
ð ç |
2m ¸ |
|
|
||
è 3 |
ú |
|
|
|||
ds2m |
= |
ë |
øû |
= 0 |
Þ |
|
|
|
2t cosa |
|
|||
d y2 |
|
|
|
|||
y¢ |
|
æ |
p |
|
2 |
H + h |
ö |
|
3 |
|
æ |
1,5 ´106 |
Í |
ì 2 |
||
= |
ç |
|
+ |
|
|
´ |
= |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
2m |
|
|
|
|
|
¸ |
|
|
ç |
3 |
|
|
3 |
|||
|
ç |
|
|
3 |
|
¸ |
4 |
|
|
|
||||||
|
|
è gð |
|
|
ø |
|
|
è |
10 ´10 Í ì |
|
||||||
y¢¢ |
|
æ |
p |
|
2 |
H + h |
ö |
|
1 |
|
æ |
1,5 ´106 |
Í |
ì 2 |
||
= |
ç |
|
+ |
|
|
´ |
= |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
2m |
|
ç |
|
|
3 |
|
¸ |
2 |
|
ç |
10 ´10 |
3 |
Í ì |
3 |
||
|
|
è gð |
|
|
ø |
|
|
è |
|
|
||||||
|
2 |
|
|
ö |
3 |
³ h =1 ì , |
+ |
3 |
´3 ì |
+1 ì |
¸´4 |
||
|
|
|
|
ø |
|
|
|
2 |
|
|
ö |
1 |
³ h =1 ì . |
+ |
3 |
´3 ì |
+1 ì |
¸´2 |
||
|
|
|
|
ø |
|
|
103
Обидві точки знаходяться вище конуса висотою h. Отже небезпечні точки конуса А2 знаходятся у верхній частині конуса. Напруження в них ( y2 = h ):
|
|
|
|
|
|
|
|
|
é p + g |
æ |
2 H + h - |
2 h |
öù h tga |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ê |
|
|
ð ç |
3 |
|
|
|
3 |
|
|
¸ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
è |
|
|
|
|
|
øú |
|
|
|
|
|
||||
y2 = hs2m max = s2m (y2 = h) = |
|
ë |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
û |
|
|
|
= |
|
|||||||
|
|
|
|
2t cosa |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
ì |
|
tga = R h = 0,8 |
|
|
ü |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
ï |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ï |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
í |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ý = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
cosa = h |
R2 + h2 = 0,78 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
ï |
ï |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
î |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
þ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
é1,5 +10 ´10−6 |
æ |
2 ´3´103 + 1 ´1´103 |
öù ´1´103 ´0,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
ê |
|
ç |
|
|
|
|
|
|
|
¸ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
è |
3 |
3 |
|
|
|
|
ú |
|
|
|
|
|
778 Í |
|
ì ì , |
|||||||||
= |
ë |
|
|
|
|
øû |
|
|
|
|
» |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
2t ´0,78 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
é p + g |
æ 2 H + h - höù h tg a |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
ê |
|
|
ð ç |
3 |
|
|
¸ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
è |
|
|
øú |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
s2tmax = st (y2 = h) = |
ë |
|
|
|
|
|
|
|
û |
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
t cosa |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
é1,5 +10 ´10−6 |
æ 2 ´3´103 |
öù ´1´103 |
´0,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
ê |
|
|
|
ç |
|
¸ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
è 3 |
|
ú |
|
|
|
|
|
|
1560 Í ì ì |
. |
|
|
|
|||||||||
= |
ë |
|
|
|
|
øû |
|
|
|
|
» |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
t ´0,78 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
||
Умова міцності конічної частини:
s2 ΙV = 
s2m max2 + s2t max2 - s2m maxs2t max =
|
æ |
778 |
ö2 |
æ |
1560 |
ö2 |
778 |
1560 |
|
1351 Í ì ì |
|
[ s] =160 Í |
|
2 |
. |
||
= |
ç |
|
¸ |
+ ç |
|
¸ - |
|
´ |
|
» |
|
|
£ |
ì ì |
|
||
t |
t |
t |
t |
|
t |
|
|||||||||||
|
è |
ø |
è |
ø |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Звідси
t ³ 1351160 = 8,4 ì ì .
104
Посудина буде міцною, якщо і циліндрична, і конічна її частини будуть міцні. Таким чином, умова міцності посудини – система нерівностей:
ìt ³ 8,4 ì ì ; íît ³ 7,4 ì ì .
Обираємо t = 9 ì ì .
3. Визначимо навантаження на стояк.
Врахуємо вагу посудини – оболонки та рідини в посудині. Рівняння рі-
вноваги посудини з рідиною (рис. 2.5): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
åYj = 0: |
|
|
4N + Q* + Qî = 0 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
j |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Зусилля в стояку: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
N = - |
Q* + Qî |
= - |
gð (Vö' +Vê' ) + gî (Vö" +Vê" +Vcô" ) |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
æ |
|
|
|
|
2 |
2 |
1 |
pR |
2 |
ö |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
gð ç pR |
|
´ |
H + |
3 |
|
´h¸ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
= - |
|
|
|
è |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
ø |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 12.5. |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Навантаження на |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
gî t ( 2pR ´H + pR ´h cosa + 2pR2 ) |
|
|
|
|
|
|
стояки |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
- |
= |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
é |
|
|
|
R |
( 2H + h) - gî t ( 2H |
+ h cosa + 2R) |
ù |
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
pR êgð |
|
ú |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
- |
|
ë |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
û |
= |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p ´0,8 ì ´é10 |
êÍ |
´0,8 ì |
|
´ 2 ´3 ì |
+1 ì |
) |
ù |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ê |
|
ì |
|
3 |
|
( |
|
|
|
ú |
|
|
|
|
|||
|
|
|
= - |
|
|
|
|
|
|
ë |
|
|
|
|
|
|
|
|
û |
- |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p ´0,8 ì |
´é80 |
êÍ |
|
´9 ´10−3 ì |
´ 2 ´3 ì +1 ì |
0,78 + 2 ´0,8 ì |
) |
ù |
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
ê |
|
|
|
ì |
|
|
|
|
|
|
|
|
( |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ú |
» -14,4 êÍ . |
|||
- |
|
|
ë |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
û |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
105
4. Розрахуємо стояк на стійкість за допомогою метода послідовних на-
ближень (рис. 12.6): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
1-е наближення: |
|
ϕ1 = 0,5 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
F ³ |
|
N |
|
|
= |
|
|
14,4 ´103 Í |
|
|
|
»180 ì ì 2 =1,8 ñì 2 . |
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
j1[ s] |
0,5 ´160 Í |
ì ì 2 |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F |
|
|
= F1 |
2 |
³ 0,9 ñì 2 . |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1ø â |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Вибираємо швелер № 5 (найменший швелер в |
|||||||||||||||||||||||||||||||
сортаменті): |
F |
|
= 6,16 ñì |
2 ; |
I |
z1 |
= 5,61 ñì 4 ; |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1ø â |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
b = 3,2 ñì |
; z0 =1,16 ñì . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 12.6. |
||||||||||||||
Для двох швелерів № 5 (рис. 12.7): |
|
|
|
Розрахункова схема |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
стояка |
||||||||||||||||||||||||||||
F = 2F |
=12,32 ñì 2 ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
1 |
|
1ø â |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
= I |
= 2 ´é5,61+ ( 3,2 -1,16) 2 ´6,16ù |
» 62,5 ñì 4 . |
||||||||||||||||||||||||||||
1min |
|
|
1z |
|
|
|
|
ë |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
û |
|
|
|
|
||||
Радіус інерції |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
i |
|
= |
|
|
I1min |
= |
62,5 |
» 2,25 ñì . |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
F1 |
|
|
|
12,32 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Гнучкість стояка |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 12.7. Переріз |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
стояка |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l1 |
= nL = |
0,7 ×200 ñì |
» 62. |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,25 ñì |
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Уточненний коефіцієнт φ: |
j1* = j ( l1 = 62) |
= 0,85 . |
|||||||||||||||||||||||||||||
Різниця |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
d = |
|
|
j1* |
- j1 |
|
´100 = |
|
|
|
0,85 - 0,5 |
|
´100 |
» 70% ³ 5% . |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
min (j1, j1* ) |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
0,5 |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
2-е наближення: |
|
|
|
j2 = |
j + j* |
= 0,675. |
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
1 |
1 |
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|||
106
Далі за вищенаведеними формулами одержимо:
F2ø â ³ 0,685 ñì 2 .
Залишаємо найменший швелер № 5 з сортаменту. У цьому випадку, як було розраховано вище,
|
|
|
j*2 = 0,85. |
|||
Різниця |
|
|
|
|
|
|
d2 = |
|
|
0,85 - 0,675 |
|
|
´100 » 26% ³ 5% . |
|
|
|
|
|||
|
|
|
||||
|
0,675 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
||
Очевидно, в подальших наближеннях необхідна площа швелера буде зменшуватися. Тому остаточно вибираємо для стояка 2 швелери № 5.
Перевіримо виконання умови стійкості стояка:
s = |
|
|
N |
|
|
= |
|
14,4 |
´103 |
=11,7 ´106 Ï à =11,7 Ì Ï à < |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
||||||||
|
|
F |
|
|
12,32 |
´10−4 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
< j*2 [ s] = 0,85´160 =136 Ì Ï à .
Стояки за умовою стійкості значно недовантажено.
107
СПИСОК РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
1.Писаренко Г.С.,Квітка О.Л., Уманський Е.С. Опір матеріалів: Підручник/ За ред. Г. С. Писаренка. − К.: Вища шк., 2004. − 655 с.
2.Збірник задач з опору матеріалів: Навч. посіб./ М. І. Бобир, А. Є. Бабенко, О. О. Боронко та ін.; За ред. М. І. Бобиря. − К.: Вища шк., 2008. − 399 с.
3.Методичні вказівки до курсової роботи з дисципліни «Опір матеріалів» для студентів усіх спеціальностей денної та вечірньої форм навчання/ Уклад.: А. Є. Бабенко, Г. Є. Візерська, О. П. Заховайко та ін. − К.: НТУУ “КПІ”, 1998. − Ч. ІІ. − 40 с.
4.Методичні вказівки до розрахунково-проектувальних завдань з дисципліни «Опір матеріалів» для студентів усіх спеціальностей денної та вечірньої форм навчання/ Уклад.: Г. Є. Візерська, Л. В. Рогозіна, Б. І. Ковальчук та ін. − К.: КПІ, 1993. − Ч. ІІ. − 32 с.
108
ДОДАТКИ
Додаток 1
Міністерство освіти і науки України Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут»
Кафедра динаміки, міцності машин та опору матеріалів
КУРСОВА РОБОТА (РОЗРАХУНКОВО-ГРАФІЧНА РОБОТА) З ОПОРУ МАТЕРІАЛІВ
Механіко-машинобудівний інститут Група МТ-11 Студент Петренко Микола Іванович Варіант 78
Викладач /Осадчук В.Г./
109
Київ 2010
Додаток 2
|
|
Рекомендований ряд лінійних розмірів R 40 |
|
|
|||||||
1,0 |
1,6 |
2,5 |
4,0 |
6,3 |
10 |
16 |
25 |
40 |
63 |
100 |
160 |
1,05 |
1,7 |
2,6 |
4,2 |
6,7 |
10,5 |
17 |
26 |
42 |
67 |
105 |
170 |
1,1 |
1,8 |
2,8 |
4,5 |
7,1 |
11 |
18 |
28 |
45 |
71 |
110 |
180 |
1,15 |
1,9 |
3,0 |
4,8 |
7,5 |
11,5 |
19 |
30 |
48 |
75 |
120 |
190 |
1,2 |
2,0 |
3,2 |
5,0 |
8,0 |
12 |
20 |
32 |
50 |
80 |
125 |
200 |
1,3 |
2,1 |
3,4 |
5,3 |
8,5 |
13 |
21 |
34 |
53 |
85 |
130 |
210 |
1,4 |
2,2 |
3,6 |
5,6 |
9,0 |
14 |
22 |
36 |
56 |
90 |
140 |
220 |
1,5 |
2,4 |
3,8 |
6,0 |
9,5 |
15 |
24 |
38 |
60 |
95 |
150 |
240 |
Додаток 3
Залежність ефективних коефіцієнтів концентрації Kσ і Kτ від границі міц-
ності σâ матеріалу вала зі шпонковим пазом, який оброблено пальцевою фрезою.
σâ , |
Kσ |
Kτ |
σâ , |
Kσ |
Kτ |
ΜΠa |
|
|
ΜΠa |
|
|
400 |
1,51 |
1,20 |
800 |
2,01 |
1,86 |
500 |
1,64 |
1,37 |
900 |
2,14 |
2,05 |
600 |
1,76 |
1,54 |
1000 |
2,26 |
2,22 |
700 |
1,89 |
1,71 |
1200 |
2,50 |
2,39 |
Додаток 4
Значення коефіцієнта впливу абсолютних розмірів ( εσ ≈ ετ ) у залежності від
діаметра деталі й матеріалу
Матеріал |
|
|
|
εσ ≈ ετ при d, мм |
|
|
|||
|
|
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
70 |
100 |
200 |
Вуглецева сталь |
0,98 |
0,92 |
0,88 |
0,85 |
0,82 |
0,76 |
0,70 |
0,63 |
|
σâ = 400 − 500 Ì |
Ï à |
|
|
|
|
|
|
|
|
Вуглецева і легована сталь |
0,97 |
0,89 |
0,85 |
0,81 |
0,78 |
0,73 |
0,68 |
0,61 |
|
σâ = 500 − 800 Ì |
Ï à |
|
|
|
|
|
|
|
|
110
Легована сталь |
0,95 |
0,86 |
0,81 |
0,77 |
0,74 |
0,69 |
0,65 |
0,59 |
σâ = 800 −1200 Ì |
Ï à |
|
|
|
|
|
|
|
Легована сталь |
0,94 |
0,83 |
0,77 |
0,73 |
0,70 |
0,66 |
0,62 |
0,57 |
σâ = 1200 −1400 Ì |
Ï à |
|
|
|
|
|
|
|
Додаток 5
Значення коефіцієнту впливу стану і якості поверхні β при циклічному згинанні вала в залежності від границі міцності σâ матеріалу та виду обробки
поверхні
Вид поверхні |
|
Границя міцності σâ , ΜΠa |
|
||
|
400 |
600 |
800 |
1000 |
1200 |
Шліфована |
0,95 |
0,92 |
0,90 |
0,89 |
0,87 |
Тонко обточена |
0,93 |
0,88 |
0,84 |
0,80 |
0,77 |
Грубо обточена |
0,91 |
0,84 |
0,77 |
0,71 |
0,66 |
З окалиною |
0,80 |
0,64 |
0,53 |
0,45 |
0,38 |
111
