Распорного шпангоута

Если требуется, чтобы конструкция выдержала, например, 100000 циклов, то в распоряжении конструктора есть следующие пути обеспечения данной долговечности.

Цветовое оформление машиностроительного изделия является наиболее широко используемым выразительным элементом. Для использования его имеются в распоряжении конструктора: а) широкая шкала красок самых различных тонов, сообщающих различную структуру окрашенным поверхностям; б) натуральный цвет используемых машиностроительных материалов; в) возможность сочетания нескольких цветов для разделения поверхности изделия на части различной величины и формы, обеспечивающие лучшее эстетическое впечатление от изделия; г) возможность комбинировать цвета различной насыщенности, благодаря чему повышается пластичность изделия; д) возможность применения цветного рисунка.

выдвигает, как уже подчеркивалось, ряд специфических, зачастую» противоречивых требований к конструкциям, которые должны быть максимально учтены на стадии проектирования. Конструктору необходимо выбрать основной принцип и схему построения машин, учесть наличие и свойства применяемых материалов,, обеспечить их наилучшее распределение в конструкции, предусмотрев технологические возможности производства, и т. д. При этом конструктор стремится предвидеть все последующие условия работы конструкции с возможными экстремальными ситуациями, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации. Для отыскания наилучшего решения необходимо рассматривать большое количество вариантов, число которых увеличивается с усложнением конструкции, расширением арсенала средств, находящихся в распоряжении конструктора. Поэтому сейчас принципиально меняется сам процесс проектирования, который строится, как указывалось выше, на основе широкого применения электронно-вычислительной техники. Проектирование должно-стать по сути дела диалогом между конструкторами и ЭВМ. Только ЭВМ с ее огромной памятью и быстродействием может обобщить разноречивые требования, перебрать возможные варианты и выбрать из них наилучшие. С помощью ЭВМ конструктор может затем «проиграть» разнообразные эксплуатационные ситуации. Оценив таким образом общий ресурс будущей машины и выявив ее слабые звенья, он может тут же внести необходимые изменения, пользуясь постоянной информацией ЭВМ. После окончательной отработки конструкции ЭВМ отпечатает рабочие чертежи деталей и выдаст программы их изготовления. При разработке универсальных алгоритмов и программ машинного проектирования'легко учитываются и экономические факторы, которые в большинстве случаев играют решающую роль при создании нового изделия.

только одну букву степени точности гайки, например, ЗМ64 X 2Н (вместо ЗМ64 X 2 H/h). Из изложенного следует, что в распоряжении конструктора имеются шесть степеней точности, фактически вне зависимости от класса точности и числа ниток в соединении (С, D, E, F, Н и К), Например, при числе ниток свыше 24 вполне допустимо (если это оправдывается характером соединения) назначить допуски по степени точности С. Распределение в стандарте по классам точности и числам ниток на длине свинчивания не является обязательным.

Таким образом, в распоряжении конструктора должны быть указанные выше новые металлические материалы оптимального строения, при котором распределение характеристик сопротивления деформированию и разрушению по сечению в наибольшей мере соответствует условиям нагруженное™ деталей в реальных конструкциях.

Для обоснованного выбора типа тормозного устройства, конфигурации рабочих элементов и схемы привода золотника в распоряжении конструктора должны быть специальные справочные материалы, т. е. результаты расчета осуществляемых функций (13) для разных форм рабочих элементов и приводов золотника. Тогда, определив коэффициенты а, к, Fy, характеризующие гидросистему, можно по графикам 6 и 0И оценить отклонения, получающиеся при той или иной форме рабочих элементов, выбрать подходящую форму и найти по графикам коэффициенты N или L, затем рассчитать конструктивные параметры для конкретного случая.

Каждое изделие рассматривается как совокупность узлов и деталей. Каждый узел и каждая деталь имеет свою долговечность. В распоряжении конструктора имеется целый ряд конструктивных и технологических приемов увеличения долговечности изделия. Но чрезмерное увеличение долговечности, как и недостаточная долговечность, наносит материальный ущерб народному хозяйству. Долговечность изделия не должна превышать срока морального износа. Правильно сконструированное изделие рассчитано на такой срок службы, в котором оно должно работать надежно, без аварий. При этом число ремонтов должно быть минимальное. Рациональная конструкция изделия достигается путем применения в разработке принципа одинаковой долговечности для всех функциональных узлов, агрегатов, трущихся деталей и других принципов. Одинаковая долговечность не нарушается, если разработчик выделяет группы деталей или узлов, заменяемых в установленные сроки ремонта или технического обслуживания.

В настоящее время в распоряжении конструктора нет достаточно полных данных о методах изменения демпфирующих и фильтрующих свойств системы с ГДТ в желаемом направлении, что не позволяет спроектировать гидромеханическую трансмиссию, обеспечивающую оптимальную защиту двигателя от динамических нагрузок, возникающих в трансмиссии, а трансмиссию от крутильных колебаний, возбуждаемых двигателем.

следует считать, что решение дифференциального уравнения (23) нам известно, так как желательно, чтобы х (t) « х„ (t). Большой свободы в выборе вынуждающей силы обычно конструктор не имеет. Поэтому только коэффициент Р подлежит определению. В распоряжении конструктора имеются некоторые возможности варьирования при выборе функции диссипации k (х, х) — вязкое трение, сухое трение, конструкционное демпфирование. Но так как эти возможности не очень богаты, то можно весь синтез повторить для каждого вида диссипативной силы. И здесь имеется возможность варьирования численного значения коэффициента К. Наиболее широкий выбор конструктор имеет при подборе упругих характеристик. Именно поэтому этот выбор осуществляют последним. Найти / (х) и такие Р и К, которые точно удовлетворяют уравнению (23) при х (t) = х„ (t):

Окончательная оценка опасности фреттинг-усталостных повреждений конструкции может быть сделана лишь по результатам модельных испытаний образцов или элементов конструкций. Современное состояние знаний в области фреттинг-усталости таково, что в распоряжении конструктора пока нет других надежных средств.

Если требуется, чтобы конструкция выдержала, например, 100 000 циклов, то в распоряжении конструктора есть следующие пути обеспечения данной долговечности.

Например, для дннща, работающего под внешним давлением, при увеличении его выпуклости (см. рис. 1, в) уменьшаются толщина оболочки д и площадь распорного шпангоута F. Однако при этом увеличивается и площадь поверхности детали. Исследованиями оптимальности по углу Р установлено, что минимальная масса днища достигается при Р = 60°.

Целью расчета прочности является оценка рациональное™ силовой схемы отдельных узлов, выбор наиболее эффективного материала, а также более подробный выбор форм деталей и основ ных размеров, обеспечивающих наименьшую массу. При этом конструктивные подробности отдельных деталей не представляют интереса. Например, нет необходимости устанавливать окончательно профиль сечения распорного шпангоута емкости, достаточно знать только требуемую площадь его сечения. Не представляют также интереса конструктивные подробности вафельной оболочки (вид расположения ребер, их шаг и размеры подкрепления), достаточно только определить эквивалентную толщину, характеризующую массу. Предварительные значения масс — основная расчетная величина для разработки детальной чертежной документации.

Формула (110) относится к оболочкам с шарнирно опертыми краями. Сведения о влиянии различных граничных условий закрепления для гладких цилиндров могут быть использованы и для конусов (см. [12]). Существенное влияние на величину критической нагрузки при значительном угле конусности (а > 35°) оказывает упругость распорного шпангоута, теоретические зависимости отсутствуют (некоторые рекомендации к проектированию и сведения по экспериментальным данным изложены в следующем подразделе).

В подкрепленных днищах отмечается сравнительно высокий уровень напряжений в оболочке и распорном шпангоуте. При нагружении днища наружным давлением на шпангоут действуют радиальные распорные усилия, растягивающие опорный контур днища. Помимо этого в заделке оболочки имеют место также и изгибные деформации. Понятно из качественных представлений и экспериментально проверено, что заметное увеличение податливости шпангоута приводит к снижению коэффициента k. Кроме того, при некотором увеличении площади распорного шпангоута четко фиксировалось повышение значений k.

Сведения о влиянии граничных условий закрепления краев оболочки могут быть найдены в работе [ 12 ]. Существенное влияние на величину критической нагрузки оказывает упругость распорного шпангоута днища. Теоретические зависимости отсутствуют, известны попытки учесть площадь опорного кольца [9, 10]. Как правило, при проектировании исходят из того, чтобы действующие в шпангоуте напряжения от распорных усилий при. давлении ркр не превышали предела текучести. Кроме того, из-за неправильной силовой схемы распорного узла в месте заделки днища могут действовать значительные усилия изгиба, приводящие также к снижению критической нагрузки. Сварное соединение днища со шпангоутом должно быть выполнено швом встык с ограниченным смещением свариваемых кромок. Следует также избегать установки на оболочке приварных деталей, так как это неизбежно приводит к появлению местных несовершенств.

Коэффициент k по экспериментальным данным для рассматриваемых видов подкреплений и способов изготовления при /?/6пр < < 200 находился в диапазоне k = 0,28 ... 0,33. Площадь распорного шпангоута была такова, что действующие от распорных усилий напряжения не превышали предела текучести. Теоретические зависимости, учитывающие упругость распорного шпангоута, отсутствуют. Некоторые сведения и рекомендации, приведенные в гл. 5 для вафельных конических днищ под внешним давлением, целиком могут быть отнесены и к сферическим днищам.

Цилиндрическая емкость с торосферическими днищами (см. рис. 65, б). Применение торосферических днищ позволяет избежать постановки распорного шпангоута, что может оказаться рациональным по конструктивным или технологическим сообра-

Тороидальная емкость, образованная торовыми и цилиндрическими оболочками. Применение тороидальных днищ (рис. 68) по сравнению со сферическими может обеспечить выигрыш массы благодаря малому радиусу кривизны. Кроме того, торовое днище не требует установки распорного шпангоута. Критическое давление потери устойчивости торового днища / определим по формулам для полного тора.

Рис. 61. Схема нагруження распорного шпангоута днища радиальной силой: a — отсек со сферическим днищем; б — с коническим днищем

Коэффициенты kM, kN в расчетном сечении распорного шпангоута диища (при в, = 55°)

Анализ оптимальности по массе. Проведем анализ массы фермы считая заданными два основных габаритных размера Dl и D2. Полагаем, что масса кронштейнов фермы при изменении ее высоты практически не меняется и устанавливается для заданного материала и конструкции по статистическим данным. Масса фермы без учета распорного шпангоута