Неудачной конструкции

Условие невозникновения предельного состояния в материале в рассматриваемой точке тела приобретает вид

1. Третья теория (теория максимальных касательных напряжен еий). Третьей называют теорию предельного состояния материала в локальной области, в основу которой положена следующая гипотеза, сформулированная Кулоном1) и позднее Треска2): предельное состояние материала, независимо от того, находится ли он в лине и ном или сложном {плоском или пространственном) напряженном состоянии, наступает при достижении максимальным касательным напряжением в рассматриваемой точке тела предельной (опаснои) величин ы топ. Критерий предельного состояния, условие невозникновения предельного состояния материала и условия надежности

Подставляя (8.18) и (8.19) в (8.17)2, сокращая на (I -\~ц) :ЗЕ и извлекая из обеих частей неравенства корень квадратный, получаем условие невозникновения предельного состояния материала в окрестности рассматриваемой точки тела:

1. Эквивалентное напряжение. Выражения в левых частях критериев предельного состояния (условий невозникновения предельного состояния и условий надежности), соответствующих каждой из четырех рассмотренных теорий, имеют размерность напряжения. Эти выражения можно рассматривать как некоторые напряжения в условиях одноосного напряженного состояния, эквивалентные по эффекту своего действия напряжениям при сложном напряженном состоянии. Под эффектом действия понимается возникновение предельного состояния материала. Будем называть обсуждаемые выражения эквивалентными

Критерий предельного состояния, условие невозникновения предельного состояния и условие надежности могут быть во всех четырех теориях записаны так:

Условие невозникновения предельного состояния приобретает вид

Условие невозникновения предельного состояния материала в опасной точке, с установленным коэффициентом запаса, приобретает вид

§ 12.9. Траектории напряжений и деформаций при поперечном изгибе. Эпюры напряжений, действующих в точках поперечного сечения на площадках, не лежащих в нем. Линии равных деформаций 180 § 12.10. Условия невозникновения предельного состояния материала

§ 12.10. Условия невозникновения предельного состояния

2. Проверка невозникновения предельного состояния в материале в произвольном элементе балки. Пусть имеем балку, испытывающую изгиб. Рассмотрим произвольное состояние этой балки, в котором отличны от нуля и изгибающий момент и поперечная сила (рис. 12.57). Элементы, расположенные в крайних волокнах, испытывают осевую деформацию (растяжение или сжатие); элементы, находящиеся на уровне нейтрального слоя, подвергнуты чистому сдвигу. Все остальные элементы, находящиеся в промежутке между нейтральным слоем и наиболее от него удаленными волокнами, испытывают плоское напряженное состояние, в котором

Для проверки невозникновения предельного состояния в материале балки в соответствующей точке необходимо применить теории прочности или условия пластичности, в зависимости от того ожидается ли хрупкое или пластичное состояние материала. Напомним формулы для главных напряжений в общем случае плоского напряженного состояния, используя индексы, соответствующие плоскости Oyz

Пример неудачной конструкции представлен на рис. 343, я. Шкив, напрессованный на вал, при распрессовке приходится опирать конусной поверхностью, что усложняет форму опорной плиты. Острые кромки вала не приспособлены для упора скалки пресса.

В местах, где задерживается вода или грязь, опасность коррозии особенно велика. Поэтому при разработке конструкции следует убедиться, что в ней нет "карманов", где может накапливаться вода или грязь. На рис. 85, а показано, как должны быть сконструированы некоторые типовые узлы, чтобы избежать накопления воды или грязи. Такая проблема существует также в некоторых типах жидкостных контейнеров (рис. 85, б). Вследствие неудачной конструкции их нельзя полностью освободить от жидкости,не применяя слишком трудоемких операций. Когда такие контейнеры надолго остаются с жидкостью,

Задача силового анализа заключается в определении усилий в механизме в различных его-положениях с учетом трения в кинематических парах, которое может быть столь существенно, что при неудачной конструкции механизм не сможет обеспечить передачу нужного крутящего момента. При этом должно быть известно расположение звеньев механизма в пространстве в различных рабочих положениях, определяемых из предварительного кинематического анализа.

При устранении отмеченных недостатков производительность труда рабочих при работе на этих станках увеличилась. К сожалению, не всегда при конструировании машин эргономическим показателям уделяется должное внимание. Вопросы, связанные с улучшением эргономических показателей, порой считаются второстепенными и малозначительными. В результате появляются неудобные и даже небезопасные машины, эксплуатация которых иногда приводит к несчастным случаям. Например, из-за неудачной конструкции пускового устройства некоторых тракторов имели место случаи производственного травматизма трактористов. Даже совершенная техника еще не всегда отвечает высоким эргономическим

Рис. 12.43. Конструкции резинометаллических опор: я — пример неудачной конструкции упругой опоры. Резиновый элемент ограничен металлическим корпусом и под нагрузкой не изменяет формы, вследствие чего его амортизационная способность сведена к нулю; б — пример правильной конструкции опоры.

Детали из нескольких пустотелых элементов. Весьма сложны отливки, представляющие собой сочетание нескольких пустотелых частей в виде коротких патрубков того или иного поперечного сечения. Известно, что трубы наиболее полно сочетают возможности работать на изгиб, сжатие, кручение. Между тем они редко вводятся в типовые металлоконструкции и применяются по преимуществу в специфических случаях или в сочетании с деталями другой формы. Дело в том, что не всегда удается обеспечить надежную передачу усилий с одной трубы на другую в месте их соединения в узле. При неудачной конструкции поперечное сечение трубы искажается, а узел становится податливым, что ослабляет конструкцию в целом. Если эти трудности преодолеть, то конструкции из труб и из пустотелых литых элементов могут быть весьма рациональными, что видно из приведенных ниже примеров.

Пример неудачной конструкции представлен на рис. 343, я. Шкив, напрессованный на вал, при распрессовке приходится опирать конусной поверхностью, что усложняет форму опорной плиты. Острые кромки вала не приспособлены для упора скалки пресса.

Следует избегать на внутренних и наружных поверхностях деталей углублений и канавок, параллельных плоскости разъема формы. Пример неудачной конструкции головки рукоятки приведен на рис. 424. Формовка детали в положении, показанном на рис. 424,/, невозможна; при формовке в положении, показанном на рис. 424, //, в канавке в плоскости разъема образуется трудноудаляемый заусенец.

2. Коробление и искажение формы, часто наблюдаемые в плоских изделиях, изготовленных из тонких порошков, у которых толщина незначительна по сравнению с длиной. Этому виду брака способствуют: плохое смешение, неравномерная плотность прессовок вследствие неудачной конструкции прессформ или плохого режима прессования, слишком быстрый подъём температуры, поверхностные окисления или выгорания вследствие неправильного подбора защитной среды и чрезмерно высокая температура спекания. Меры предотвращения: устранение указанных недостатков, в некоторых случаях применение порошков, менее склонных к короблению, и спекание под давлением. Брак может быть устранён последующей холодной или горячей обработкой давлением (калибровка, спекание под давлением).

Рис. 6-24. Трещина в месте приварки опоры к трубе диаметром 426X17 мм из стали 12Х1МФ, образовавшаяся из-за чрезмерно больших компенсационных напряжений и неудачной конструкции опоры.

В барабанах отечественных котлов высокого давления (ТП-170, ПК-10, ПК-19, ТП-230 и др.) при неудачной конструкции или отсутствии «рубашек» продолжают встречаться трещины от тепловой усталости в местах ввода питательной воды. На рис. 6-40 показана правильная конструкция ввода воды из экономайзера в паровое пространство барабана, при которой предотвращается охлаждение стенок барабана водой из экономайзера. Местное охлаждение стенок барабана вызывает температурные напряжения в металле, изменяющиеся во времени. Если температурные напряжения достигают большой величины и повторяются многократно, то в металле барабана образуются трещины тепловой усталости. Трещины тепловой усталости встречаются нередко в местах ввода раствора фосфата и около водяных штуцеров водоуказательных колонок и линий рециркуляции экономайзера.