Отливки в виде прямых балок

Примерами отливок в виде прямых балок могут служить валы, оси, шпиндели, рычаги (рис. 2, 3), станины станков, кронштейны (рис. 1), и т. п.

Вначале рассматриваются конструкции прямых балок постоянного сечения, подвергающихся изгибу или кручению; затем будут рассмотрены конструкции балок переменного сечения.

рис. 1. Конструкция кронштейна, находящегося под воздействием односторонней нагрузки: а - неправильная; б - правильная.

рис. 2. Конструкция стойки, находящейся под воздействием переменных сил.

рис. 3. Конструкция кронштейна, находящегося под воздействием вертикальной силы: а-неправильная; б - правильная

Для достижения большей прочности сечения балки, подвергающиеся изгибу, должны быть выполнены таким образом, чтобы возможно большая часть материала размещалась в частях, удаленных от нейтральной оси.

С этой точки зрения наиболее целесообразны балки, имеющие сечение, подобное тому, которое приведено в виде профиля 1 в табл. 1, а также высокие двутавровые балки, швеллеры, балки коробчатого сечения и т. п. (табл. 1, профили 3, 5). Балки подобного сечения имеют толстые горизонтальные полосы и тонкие вертикальные стенки.

Для иллюстрации в табл. 2 даны наибольшие допускаемые изгибающие и скручивающие моменты для четырех профилей балок с одинаковой площадью поперечного сечения.

На рис. 1 показаны две конструкции отливки кронштейна, на который сила действуете одной стороны. Первая конструкция (рис. 1, а) неправильна ввиду того, что растягиваемые волокна находятся в тонкой части отливки; конструкция, представленная на рис. 1, б является правильной. На рис. 2 показана стойка, находящаяся под воздействием переменных сил. Если эти силы действуют во взаимно-перпендикулярных направлениях, то наиболее рациональным является кольцеобразное сечение основания. На рис. 3 и 4 приведены неправильные и правильные конструкции кронштейна и крюка.

На рис. 5 показаны различные способы выполнения спиц.

Для приводных и канатных колес не очень больших размеров чаще всего применяется эллиптическое сечение (рис. 5, а, б); двутавровое сечение (рис. 5, в) в этом случае менее целесообразно из-за значительного сопротивления воздуха, возникающего при больших скоростях вращения. Спицы крупных зубчатых колес из-за больших изгибающих моментов выполняются обычно так, как показано на рис. 5, г или 5, д, причем с точки зрения прочности наиболее рациональной является последняя форма сечения (рис. 5, д).

Конструктора машин обычно интересует не только прочность отливки, но и величина ее деформации под воздействием приложенных сил.

Для расчета изгибающего момента и стрелы прогиба служат следующие формулы:

М = σJ/y_max  = Pl/c₁

ƒ = Pl³/c₂EJ или ƒ = с₃σl² / Ey_max

где ƒ - стрела прогиба;

σ - напряжение в крайних волокнах;

Р - полная сила, действующая на балку;

EJ - жесткость конструкции при изгибе;

l - длина балки;

y_max - расстояние наиболее удаленных волокон от нейтральной оси.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _