Черчение

Кручение испытывают очень многие детали машин, такие как валы, шпиндели, рычаги, болты, колонки и др.

При кручении стержня его ось остается прямой, в то время как в каж­дом его сечении происходит сдвиг материала по окружности относительно оси. Если на цилиндрическую по­верхность стержня до начала скручивания нанести сетку, то после приложения крутящего мо­мента прямые, образующие ци­линдр, станут винтовыми линия­ми (рис. 85).

Рис. 85

При расчетах, а затем и экспе­риментальной проверке дефор­мации деталей, подверженных кручению, было отмечено, что вблизи оси напряжение очень мало. Тут материал недогружен, и его прочность почти не исполь­зуется. Это обстоятельство и навело на мысль о применении трубчатых сечений, которые в настоящее время очень распространены в машинах, а особенно в самолетах и автомобилях. Трубчатые тонкостенные сечения более прочны по сравнению со сплошными стержнями и экономят до 60% материала.

В машиностроении широко используются круглые профили (валы, оси и другие цилиндрические детали). На рис. 86 приведен график зависимости момента сопротивления равнопрочных на изгиб и кручение цилиндричес­ких деталей от толщины стенок (а — отношение внутреннего и наружного диаметров a = d/D) и постоянной заданной массы детали.

Рис. 86

График выразительно свидетельствует о преимуществах пустотелых тонкостенных конструкций. При d/D равном 0,9 момент сопротивления детали увеличивается в 4,5 раза, а при d/D = 0,95 — в 6 раз по сравнению с массивной деталью.

Увеличение относительного размера наружных диаметров с одновремен­ным введением внутренних полостей и отверстий приводит к резкому воз­растанию показателей прочности и жесткости при одновременном умень­шении массы детали.

Приведенные в примере закономерности лежат в основе характерной для современного машиностроения тенденции применять тонкостенные конст­рукции для деталей, от которых требуется наиболее высокая прочность и жесткость При наименьшей массе.

В заключение можно сделать вывод: размеры, форма, а следовательно, и масса деталей машин, в первую очередь, зависят от нагрузок, действующих на деталь. Правильно выбранные размеры и форма деталей машин предо­пределяют прочность конструкции в целом.