Отливки в виде ребристых плит

Графики на рис. 1 относятся к плитам, изготовленным из материалов,, подчиняющихся закону Гука. Очень интересно, хотя и трудно, составить подобные графики для плит, изготовленных из материалов, не подчиняющихся закону Гука.

Вместо ребристых плит можно применять также плиты одинаковой толщины, жесткость которым придается волнистым профилем, составленным из отрезков параболы окружности или трапеции (рис. 3, б, в). Такие плиты прочны и жестки, а отсутствие утолщений у оснований ребер является особенно благоприятным для материалов, имеющих склонность к образованию усадочных раковин. Недостатками такого рода плит являются: большая стоимость моделей и стержневых ящиков; опасность получения отливок с неравномерной толщиной стенок (если форма собрана недостаточно тщательно). Последней опасности можно избежать, используя соответствующие шаблоны.

В тех случаях, когда необходимо придать жесткость плите в двух направлениях, можно применять либо сочетание рифленой поверхности и поперечных ребер, либо перекрещивающиеся волнистые сечения. Такой способ повышения жесткости может быть применен для круглых и прямоугольных плит.

Вопросы, связанные с расчетом плит, возникают также при конструировании отливок в виде коробок с плоскими стенками, таких как коробки шпинделей, коробки скоростей, станины некоторых станков, основания некоторых машин, двигателей и т. д.

Основным требованием, которое предъявляют к такого рода отливкам, является жесткость. Утверждают, например, что недостаточная жесткость стенок коробки шпинделей, в которой помещается опорный подшипник, может вызвать колебание шпинделя во время резания, отклонение шпинделя от оси и в конечном итоге необходимость снижения параметров резания.

Анализируя вопрос жесткости элементов машин в виде коробок, необходимо рассмотреть следующие типовые случаи:

1) стенки коробки гладкие, без ребер и отверстий; переменными факторами являются: а) количество стенок коробки (закрытая коробка -шесть стенок, открытая с одной стороны - пять стенок, открытая с двух сторон - четыре стенки), б) соотношение размеров стенок, в) жесткость отдельных стенок, г) точки приложения силы;

2) стенкам придана жесткая конструкция: а) при помощи приливов в местах действия сил, б) при помощи ребер;

3) стенки коробки ослаблены отверстиями; переменными факторами являются: а) количество, величина и форма отверстия, б) расстояние отверстия от центра стенки, в) точки приложения силы;

4) стенки коробки имеют отверстия, но кромки их усилены утолщениями; кроме факторов, указанных в пункте 3, переменными величинами являются размеры кромок;

5) стенки коробки имеют отверстия (кромки их усилены или не усилены) и ребра.

Предполагается, что стенки коробки, изготовленные из материалов, подчиняющихся закону Гука, настолько жестки, что не возникает опасность утраты статичности под влиянием сил, действующих в плоскости стенки, и что угол между двумя стенками не изменяется под действием деформации.

Следует рассмотреть поочередно указанные случаи.

1. На рис. 3, а показана открытая коробка, перевернутая кверху дном, размеры которого 2а х 26, с четырьмя стенками высотой 2с. Дном коробки служит гладкая плита, которую можно рассматривать:

а) как опирающуюся краями, если она жестко не сочленяется с боковыми стенками;

6) как закрепленную по краям, если боковые стенки жесткие и сочленение с ними тоже жесткое.

рис. 3. Влияние конфигурации отливок в виде коробок на их жесткость

а - значения коэффициента k₀, определяющего стрелу прогиба гладких стенок коробки в точках приложения силы Р в случае, когда а= b = с; коробка, открытая снизу; б - влияние ребер в плите (опирающейся краями) на стрелу прогиба f в месте действия силы;

f₀ - стрела прогиба гладкой плиты толщиной h₀; место действия силы: 1 - в центре плиты; 2 - на пересечении ребер;

в - влияние размеров и расположения отверстий в плите на стрелу прогиба:

f - стрела прогиба плиты в месте действия силы; f₀ - стрела прогиба в том же месте плиты эквивалентной жесткости без отверстий; х - расстояние между осью отверстия и центром плиты. Кривые 1, 2-действие силы в центре плиты, кривые 3, 4, 5 - действие силы по краям отверстия;

г - значения коэффициента k_l определяющего стрелу прогиба плиты с отверстием, усиленным кромкой (сила действует на кромку отверстия); д - значения коэффициента k₂ определяющего стрелу прогиба плиты с отверстиями, усиленными кромками (без нагрузки); сила действует на центр плиты:

fо - стрела прогиба плиты без отверстия в месте действия силы; Δf-прирост прогиба за счет отверстия и кромки.

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