Жесткость

Жесткость — способность деталей сопротивляться изменению формы, является одной из характеристик работоспособности деталей машин. Требования жесткости к детали или контактной поверхности сводятся к ограничению возни­кающих под действием нагрузок деформаций, нарушающих работоспособность изделия, к недопустимости потери общей устойчивости для деталей балочного типа, подвергающих­ся сжатию, и местной - у тонкостенных элементов.

Жесткость оценивают по величине силы, вызывающей единичное перемещение (линейное или угловое] некоторой точки или сечения детали. Так, удлинение при растяжении стержня силой F

Δl = F*l / (E*A)

а жесткость стержня при растяжении, Н/мм

c = F / Δl = (E*A)/ l

Характеристику, обратную жесткости, называют податливостью (мм/Н)

Λ = 1/c = = l / (E*A)

т. е. податливость равна перемещению сечения стержня (детали) под действием силы в 1 Н.

Жесткость существенно влияет на распределение напряже­ний в зонах соприкосновения деталей и в самих дета­лях и, как следствие, на их прочность и износостой­кость.

На рис. 16.2, а показано распределение контактных напряжений между двумя роликами в продольном сечении, проходящем через их оси. При увеличении диаметра малого ролика и связанного с ним увеличения его изгибной жесткости возрастает длина площадки контакта и снижается максимальное напряжение (рис. 16.2, б). Это способствует повышению износостойкости и прочности деталей, но масса ролика возрастает.

Однако влияние жесткости на распределение напряжений может быть и иным (рис. 16.3). При уменьшении радиаль­ной жесткости малого ролика (пустотелый ролик) и его массы снижается максимальное контактное напряжение. В этом случае улучшаются условия контакта, и снижается масса ролика, но увеличиваются окружные напряжения в теле малого ролика.

В приведенных примерах показаны возможные способы конструктивного улучшения условий контакта деталей за счет изменения жесткости.

Значимость вопросов жесткости деталей в проблеме их надежности возрастает в связи с непрерывным сокращением металлоемкости машин и в особенности для тонкостенных конструкций.

Жесткость влияет и на другие характеристики деталей и узлов машин (например, на вибрационную активность).

Минимальная жесткость деталей ограничивается допуска­емыми значениями першещений"и углов""поворога сечений

δ ≤ [δ]; φ ≤ [φ], (16.7)

где [δ] и [φ] — допускаемые значения перемещения и угла поворота сечения детали.

Эти соотношения используются как для проверки жесткости деталей, так и для определения их размеров.

Дата добавления: 2013-12-13