Klassifizierung von Belastungen auf Bauwerke. Materialstärke

Mit der Technik Grenzzustände Alle Belastungen werden nach der Wahrscheinlichkeit ihrer Auswirkung klassifiziert Regulierung und Berechnung.

Basierend auf der Auswirkung der Last werden sie unterteilt in dauerhaft und vorübergehend. Letzteres kann langfristige oder kurzfristige Auswirkungen haben.

Darüber hinaus gibt es Lasten, die als klassifiziert werden Sonderlasten und Auswirkungen.

Ständige Belastungen– Eigengewicht der tragenden und umschließenden Konstruktionen, Bodendruck, Vorspannung.

Temporäre Langzeitbelastungen– Gewicht der stationären technologischen Ausrüstung, Gewicht der in Lagereinrichtungen gelagerten Materialien, Druck von Gasen, Flüssigkeiten usw Schüttgut in Behältern usw.

Kurzfristige Belastungen– Standardlasten durch Schnee, Wind, bewegliches Heben Transport Equipment, Massen von Menschen, Tieren usw.

Sonderladungen– seismische Einschläge, explosive Einschläge. Belastungen, die bei der Installation von Bauwerken auftreten. Belastungen im Zusammenhang mit dem Ausfall technologischer Geräte, Einwirkungen im Zusammenhang mit Verformungen des Untergrunds aufgrund von Veränderungen in der Bodenstruktur (Bodensenkungen, Bodensetzung in Karstgebieten und über unterirdischen Anlagen).

Manchmal wird auch von „Nutzlast“ gesprochen. Nützlich Als Lasten werden Lasten bezeichnet, deren Wahrnehmung den gesamten Zweck von Bauwerken ausmacht, beispielsweise das Gewicht von Personen für eine Fußgängerbrücke. Sie können sowohl temporär als auch dauerhaft sein, zum Beispiel ist das Gewicht einer monumentalen Ausstellungskonstruktion eine ständige Belastung für den Sockel. Beim Fundament stellt das Gewicht aller darüber liegenden Bauwerke gleichzeitig die Nutzlast dar.

Wenn mehrere Arten von Lasten auf ein Bauwerk einwirken, werden die darin wirkenden Kräfte anhand von Kombinationskoeffizienten in den ungünstigsten Kombinationen ermittelt.

SNiP 2.01.07-85 „Lasten und Stöße“ unterscheidet:

Grundkombinationen, bestehend aus dauerhaften und temporären Lasten;

spezielle Kombinationen, bestehend aus permanenter, temporärer und einer der Sonderlasten.

Für die Hauptkombination, die eine temporäre Belastung umfasst, beträgt der Kombinationskoeffizient . Bei einer größeren Anzahl temporärer Belastungen werden diese mit dem Kombinationsfaktor multipliziert.

In Sonderkombinationen werden Nutzlasten mit dem Kombinationskoeffizienten und Sonderlasten mit dem Koeffizienten berücksichtigt. Bei allen Kombinationsarten hat die konstante Belastung einen Koeffizienten.

geladene Elemente

Der komplexe Spannungszustand wird bei der Berechnung von Metallkonstruktionen durch den Bemessungswiderstand berücksichtigt, der auf der Grundlage von Prüfungen von Metallproben unter einachsiger Belastung ermittelt wird. In realen Strukturen befindet sich das Material jedoch in der Regel in einem komplexen Mehrkomponenten-Spannungszustand. In diesem Zusammenhang ist es notwendig, eine Regel für die Äquivalenz eines komplexen Spannungszustands mit einem einachsigen aufzustellen.

Als Äquivalenzkriterium wird üblicherweise die potentielle Energie herangezogen, die im Material akkumuliert, wenn es durch äußere Einflüsse verformt wird.

Zur Vereinfachung der Analyse kann die Verformungsenergie als Summe der Arbeit zur Änderung des Volumens A o und zur Änderung der Körperform A f dargestellt werden. Die erste beträgt nicht mehr als 13 % der Gesamtarbeit bei elastischer Verformung und hängt von der durchschnittlichen Normalspannung ab.

1 - 2υ

A o = ----------(Ơ Χ + Ơ У + Ơ Ζ) 2(2.3.)

Die zweite Arbeit bezieht sich auf Verschiebungen im Material:

A f = -------[(Ơ Χ 2 +Ơ Υ 2 + Ơ z 2 -(Ơ x Ơ y +Ơ y Ơ z +Ơ z Ơ x) + 3 (τ xy 2 +τ yz 2 + τ zx 2)] (2.4.)

Es ist bekannt, dass Zerstörung Kristallstruktur Bei Baustählen und Aluminiumlegierungen kommt es zu Scherphänomenen im Material (Bewegung von Versetzungen etc.).

Die Arbeit der Formänderung (2.4.) ist eine Invariante, daher gilt in einem einachsigen Spannungszustand Ơ = Ơ A 1 = [(1 + ) / 3E ] Ơ 2

Dieser Wert wird mit Ausdruck (2.4) gleichgesetzt und extrahiert Quadratwurzel, wir bekommen:

Ơ pr = =Ơ(2.5)

Diese Beziehung stellt die Energieäquivalenz eines komplexen Spannungszustands zu einem einachsigen her. Der Ausdruck auf der rechten Seite wird manchmal aufgerufen reduzierte Spannung Ơ pr, Dies bedeutet Reduktion auf einen Zustand mit einachsiger Spannung Ơ .

Wenn die maximal zulässige Spannung im Metall (Bemessungswiderstand) entsprechend der Streckgrenze der Standardprobe festgelegt wird ƠT, dann nimmt der Ausdruck (2.5) die Form an Ơ pr = Ơ T und stellt den Zustand der Plastizität unter einem komplexen Spannungszustand dar, d.h. Bedingung für den Übergang eines Materials von einem elastischen in einen plastischen Zustand.

In den Wänden von I-Trägern in der Nähe der Anwendung einer seitlichen Last

Ơ x 0 . Ơ y 0 . τ xy 0. die übrigen Spannungskomponenten können vernachlässigt werden. Dann nimmt die Plastizitätsbedingung die Form an

Ơ pr = = Ơ T (2.6)

An Stellen, die vom Ort der Lasteinwirkung entfernt sind, kann die lokale Beanspruchung ebenfalls vernachlässigt werden Ơy = 0, dann wird die Plastizitätsbedingung weiter vereinfacht: Ơ pr = = Ơ T .

Nur bei einfacher Scherung aller Spannungskomponenten

τ xy 0. Dann Ơ pr = = Ơ T. Von hier

τ xy = Ơ T / = 0,58 Ơ T (2.7)

In Übereinstimmung mit diesem Ausdruck hat SNiP die Beziehung zwischen den berechneten Scher- und Zugfestigkeiten übernommen.

Wo ist die Bemessungsscherfestigkeit? - Streckgrenze.

Das Verhalten unter Belastung eines zentral gedehnten und eines zentral komprimierten Elements entspricht bei Gewährleistung seiner Stabilität voll und ganz der Arbeit des Materials unter einfacher Zug-Druck-Belastung (Abb. 1.1, B).

Es wird davon ausgegangen, dass die Spannungen im Querschnitt dieser Elemente gleichmäßig verteilt sind. Um die Tragfähigkeit solcher Elemente sicherzustellen, ist es erforderlich, dass die Spannungen aus den Bemessungslasten im Abschnitt mit der kleinsten Fläche den Bemessungswiderstand nicht überschreiten.

Dann wird die Ungleichung des ersten Grenzzustands (2.2) sein

wo ist die Längskraft in den Elementen; - Nettoquerschnittsfläche des Elements; - Bemessungswiderstand, gleich angenommen, wenn die Entwicklung plastischer Verformungen im Element nicht zulässig ist; wenn plastische Verformungen zulässig sind, dann ist sie gleich dem größten der beiden Werte und (hier und sind die berechneten Widerstände des Materials in Bezug auf Streckgrenze bzw. temporärer Widerstand); - Zuverlässigkeitskoeffizient des Materials bei der Berechnung der Struktur auf der Grundlage des temporären Widerstands; - Koeffizient der Arbeitsbedingungen.

Die Überprüfung des zweiten Grenzzustands beschränkt sich auf die Begrenzung der Dehnung (Verkürzung) des Stabes gegenüber Standardlasten

N n l / (E A) ∆ (2.9)

wo ist die Längskraft in der Stange aufgrund von Standardlasten? - Bemessungslänge der Stange, gleich dem Abstand zwischen den Angriffspunkten der Last auf die Stange; - Elastizitätsmodul; - Bruttoquerschnittsfläche des Stabes; - maximaler Dehnungs- (Verkürzungs-) Wert.

Wie die Praxis zeigt, wirft das Thema Lastenerfassung bei jungen Ingenieuren, die ins Berufsleben starten, die meisten Fragen auf. In diesem Artikel möchte ich darüber nachdenken, was dauerhafte und temporäre Belastungen sind, wie sich langfristige Belastungen von kurzfristigen unterscheiden und warum eine solche Trennung notwendig ist usw.

Klassifizierung der Belastungen nach Einwirkungsdauer.

Abhängig von der Einwirkungsdauer werden Belastungen und Stöße unterteilt dauerhaft Und vorübergehend . Vorübergehend Ladungen sind wiederum unterteilt in langfristig, kurzfristig Und besonders.

Wie der Name schon sagt, Dauerbelastungen gültig während der gesamten Betriebsdauer. Live-Lasten treten während bestimmter Bau- oder Betriebsphasen auf.

Dazu gehören: Eigengewicht der tragenden und umschließenden Konstruktionen, Gewicht und Bodendruck. Werden im Projekt vorgefertigte Konstruktionen (Querträger, Platten, Blöcke etc.) verwendet, wird der Richtwert ihres Gewichts anhand von Normen, Arbeitszeichnungen oder Passdaten der Herstellerwerke ermittelt. In anderen Fällen wird das Gewicht von Bauwerken und Böden aus Entwurfsdaten auf der Grundlage ihrer geometrischen Abmessungen als Produkt aus ihrer Dichte ρ und ihrem Volumen bestimmt V unter Berücksichtigung ihrer Luftfeuchtigkeit unter den Bedingungen des Baus und Betriebs von Bauwerken.

Die ungefähren Dichten einiger Grundmaterialien sind in der Tabelle angegeben. 1. Ungefähre Gewichte einiger Walz- und Veredelungsmaterialien sind in der Tabelle angegeben. 2.

Tabelle 1

Dichte der Grundbaustoffe

Material	Dichte, ρ, kg/m3
Beton: - schwer - zellular	2400 400-600
Kies	1800
Baum	500
Verstärkter Beton	2500
Blähtonbeton	1000-1400
Mauerwerk mit schwerem Mörtel: - aus massiven Keramikziegeln - aus hohlen Keramikziegeln	1800 1300-1400
Marmor	2600
Bauschutt	1200
Flußsand	1500-1800
Zement-Sand-Mörtel	1800-2000
Wärmedämmplatten aus Mineralwolle: - nicht belastbar — zur Wärmedämmung von Stahlbetondecken — in hinterlüfteten Fassadensystemen — zur Wärmedämmung von Außenwänden mit anschließendem Verputzen	35-45 160-190 90 145-180
Gips	1200

Tabelle 2

Gewicht der Walz- und Veredelungsmaterialien

Material	Gewicht, kg/m2
Bitumenschindeln	8-10
Gipskartonplatte 12,5 mm dick	10
Keramikfliesen	40-51
Laminat 10 mm dick	8
Metallfliesen	5
Eichenparkett: — 15 mm dick — Dicke 18 mm — Dicke 22 mm	11 13 15,5
Rolldach (1 Schicht)	4-5
Sandwich-Dachplatte: — Dicke 50 mm — Dicke 100 mm — Dicke 150 mm — Dicke 200 mm — Dicke 250 mm	16 23 29 33 38
Sperrholz: — Dicke 10 mm — 15 mm dick — 20 mm dick	7 10,5 14

Live-Lasten sind geteilt in langfristig, kurzfristig und besonders.

betreffen:

— Belastung durch Personen, Möbel, Tiere, Geräte auf den Böden von Wohn-, öffentlichen und landwirtschaftlichen Gebäuden mit reduzierten Normwerten;

— Ladungen aus Fahrzeugen mit reduzierten Normwerten;

— Gewicht von temporären Trennwänden, Fugenmörteln und Fundamenten für Ausrüstung;

— Schneelasten mit reduzierten Richtwerten;

— Gewicht der stationären Ausrüstung (Maschinen, Motoren, Behälter, Rohrleitungen, Flüssigkeiten und Feststoffe, die die Ausrüstung füllen);

— Druck von Gasen, Flüssigkeiten und körnigen Körpern in Behältern und Rohrleitungen, Überdruck und Luftverdünnung, die bei der Belüftung von Bergwerken auftreten;

— Belastungen der Böden durch gelagerte Materialien und Regalgeräte Lagerhäuser, Kühlschränke, Getreidespeicher, Buchdepots, Archive ähnlicher Räumlichkeiten;

— temperaturtechnische Einflüsse durch stationäre Anlagen;

— Gewicht der Wasserschicht auf wassergefüllten ebenen Flächen;

— Vertikallasten von Decken- und Brückenkränen mit einem reduzierten Standardwert, ermittelt durch Multiplikation des vollen Standardwerts der Vertikallast von einem Kran in jeder Spannweite des Gebäudes mit dem Koeffizienten:

0,5 - für Gruppen von Betriebsarten von Kränen 4K-6K;

0,6 - für die Kranbetriebsartengruppe 7K;

0,7 - für die Kranbetriebsartengruppe 8K.

Gruppen von Kranmodi werden gemäß GOST 25546 akzeptiert.

betreffen:

— das Gewicht von Personen, Reparaturmaterialien in Bereichen für Wartung und Reparatur von Geräten mit vollständigen Standardwerten;

— Ladungen aus Fahrzeugen mit vollständigen Normwerten;

— Schneelasten mit vollständigen Standardwerten;

— Wind- und Eislasten;

— Belastungen durch Geräte, die im Anlauf-, Übergangs- und Testmodus sowie bei deren Neuanordnung oder Austausch entstehen;

— Temperatur-Klima-Einflüsse mit vollem Normwert;

- Lasten aus beweglichen Hebe- und Transportgeräten (Gabelstapler, Elektrofahrzeuge, Regalbediengeräte, Hebezeuge sowie Lauf- und Laufkräne mit vollständigen Normwerten).

betreffen:

— seismische Einwirkungen;

— explosive Wirkung;

— Belastungen, die durch plötzliche Störungen im technologischen Prozess, vorübergehende Störungen oder Ausfälle von Geräten verursacht werden;

- Einwirkungen durch Verformungen des Untergrunds, begleitet von einer radikalen Veränderung der Bodenstruktur (bei Durchnässung von Bodensenkungen) oder deren Bodensenkung in Bergbau- und Karstgebieten.

Ständige Belastungen.(Q) Abhängig von der Einwirkungsdauer werden Belastungen in dauerhafte und vorübergehende Belastungen unterteilt. Konstante Belastungen sind das Gewicht tragender und umschließender Strukturen von Gebäuden und Bauwerken, das Gewicht und der Druck von Böden sowie die Wirkung der Vorspannung von Stahlbetonkonstruktionen.

Temporäre Ladungen. Langzeitbelastungen (P) . Dazu gehören: das Gewicht stationärer Geräte auf Böden – Maschinen, Apparate, Motoren, Behälter usw.; Druck von Gasen, Flüssigkeiten, körnigen Körpern in Behältern; das Gewicht spezifischer Inhalte in Lagerhäusern, Kühlschränken, Archiven, Bibliotheken und ähnlichen Gebäuden und Strukturen; der durch die Normen festgelegte Teil der temporären Belastung in Wohngebäuden, Büro- und Wohngebäuden; langfristige temperaturtechnologische Auswirkungen von stationären Geräten; Lasten von einem Hängekran oder einem Laufkran, multipliziert mit den Koeffizienten: 0,5, 0,6...je nach Krantyp

Kurzfristige Belastungen.(S) Dazu gehören: das Gewicht von Personen, Teilen und Materialien in Bereichen zur Wartung und Reparatur von Geräten – Gängen und anderen Bereichen ohne Geräte; Teil der Belastung der Böden von Wohn- und öffentlichen Gebäuden; Belastungen, die bei der Herstellung, dem Transport und der Montage von Bauelementen entstehen; Lasten von Decken- und Brückenkränen, die beim Bau oder Betrieb von Gebäuden und Bauwerken verwendet werden; Schnee- und Windlasten; Temperatur klimatische Einflüsse.

Sonderladungen. Dazu gehören: seismische und explosive Auswirkungen; Belastungen, die durch eine Fehlfunktion oder einen Ausfall von Geräten und eine plötzliche Störung des technologischen Prozesses (z. B. starker Temperaturanstieg oder -abfall usw.) verursacht werden; die Auswirkungen ungleichmäßiger Verformungen des Untergrunds, begleitet von einer radikalen Veränderung der Bodenstruktur (z. B. Verformung von Setzböden beim Durchnässen oder Permafrostböden beim Auftauen) usw.

Standardlasten. Sie werden durch Standards oder Nennwerte festgelegt. Auf der Grundlage der Bemessungswerte der geometrischen und strukturellen Parameter sowie der durchschnittlichen Dichtewerte werden standardmäßige Dauerlasten ermittelt. Standardmäßige temporäre Technologie- und Installationslasten werden gemäß festgelegt höchste Werte für den normalen Gebrauch bestimmt; Schnee und Wind – nach dem Durchschnitt der jährlichen ungünstigen Werte oder nach ungünstigen Werten, die einer bestimmten durchschnittlichen Periode ihrer Wiederholungen entsprechen.

Bemessungslasten. Ihre Werte bei der Berechnung von Tragwerken auf Festigkeit und Stabilität werden durch Multiplikation der Normlast mit dem Lastsicherheitsfaktor ermittelt γf, normalerweise größer als eins. Zuverlässigkeitsfaktor unter Einwirkung des Gewichts von Beton- und Stahlbetonkonstruktionen γ f -1>1. Angenommen wird der Zuverlässigkeitskoeffizient unter dem Einfluss des Gewichts von Bauwerken, der zur Berechnung der Lagestabilität gegen Aufschwimmen, Kentern und Gleiten sowie in anderen Fällen, in denen eine Gewichtsabnahme die Betriebsbedingungen des Bauwerks verschlechtert, verwendet wird γ f=0,9. Bei der Berechnung von Bauwerken im Baustadium werden die berechneten Kurzzeitlasten mit dem Faktor 0,8 multipliziert. Bei der Berechnung von Tragwerken auf Basis von Verformungen und Verschiebungen (gemäß der zweiten Gruppe von Grenzzuständen) werden die Bemessungslasten gleich den Standardwerten mit einem Koeffizienten angenommen γt = 1.

Kombination von Lasten. Bei der Berechnung nach dem inelastischen Zustandsschema müssen Bauwerke für verschiedene Lastkombinationen bzw. entsprechende Kräfte ausgelegt werden. Abhängig von der Zusammensetzung der berücksichtigten Lasten wird unterschieden: Grundkombinationen, einschließlich ständiger, langfristiger und kurzfristiger Belastungen bzw. Kräfte daraus; spezielle Kombinationen, einschließlich konstanter, langfristiger, möglicherweise kurzfristiger und einer der besonderen Belastungen oder Anstrengungen daraus.

In den Hauptkombinationen werden bei Berücksichtigung von mindestens zwei temporären Belastungen deren berechnete Werte (bzw. die entsprechenden Anstrengungen) mit Kombinationskoeffizienten multipliziert, die gleich sind: für Langzeitbelastungen f1 = 0,95; für kurzfristige f2=0,9. Unter Berücksichtigung einer temporären Belastung gilt f1 = f2 = l. Bei Berücksichtigung von drei oder mehr Kurzzeitbelastungen erlauben die Normen die Multiplikation ihrer berechneten Werte mit Kombinationskoeffizienten: f 2 =l- für die erste wichtigste Kurzzeitbelastung; f 2 = 0,8 - für die Sekunde; f2 = 0,6 - für den Rest.

In besonderen Kombinationen gilt für Dauerlasten f1 = 0,95, für Kurzzeitlasten f 2 = 0,8, außer in den in den Bemessungsnormen für Gebäude und Bauwerke in Erdbebengebieten genannten Fällen.

Materialstärke. Hauptaufgaben der Sektion. Klassifizierung von Lasten.

Die Wissenschaft von der Festigkeit und Verformbarkeit eines Materials.

Aufgaben.

A) Berechnung der Festigkeit: Festigkeit ist die Fähigkeit eines Materials, Belastungen und Zerstörung standzuhalten;

B) Berechnung der Steifigkeit: Steifigkeit ist die Fähigkeit eines Materials, Verformungen zu widerstehen;

C) Berechnung der Stabilität: Stabilität ist die Fähigkeit, ein stabiles Gleichgewicht aufrechtzuerhalten.

Klassifizierung von Lasten.

Im Betrieb nehmen Bauwerke und Bauwerke Belastungen (Kräfte) wahr und übertragen diese.

Die Kräfte können sein:

A) volumetrisch (Schwerkraft, Trägheit usw.);

B) Oberfläche (Oberflächenwasser, Wasserdruck);

Flächenlasten sind:

Konzentriert

Verteilte Lasten

Abhängig von der Art der Ladung:

A) statisch – konstanter Wert oder langsam ansteigend;

B) dynamisch – sich schnell ändernde Belastungen oder Stöße;

C) revariable Last – Lasten, die sich im Laufe der Zeit ändern.

Berechnungsschemata. Hypothesen und Annahmen.

Sie vereinfachen Berechnungen.

Berechnungsschemata.

Konstruktionsdiagramme sind ein Teil, der Berechnungen für Festigkeit, Steifigkeit und Stabilität unterliegt.

Die Vielfalt der Teilekonstruktionen lässt sich auf drei Konstruktionsdiagramme reduzieren:

A) Balken – ein Körper, bei dem eine der Abmessungen größer ist als die anderen 2 (Balken, Baumstamm, Schiene);

B) Hülle – ein Körper, bei dem eine der Abmessungen kleiner ist als die anderen beiden (Raketenkörper, Schiffsrumpf);

C) Ein Array ist ein Körper, bei dem alle drei Seiten annähernd gleich sind (Maschine, Haus).

Annahmen.

A) Alle Materialien haben eine kontinuierliche Struktur;

B) Das Material des Teils ist homogen, d.h. hat die gleichen Eigenschaften an allen Punkten Material;

C) Alle Materialien gelten als isotrop, d. h. bei ihnen in alle Richtungen identische Eigenschaften;

D) Das Material weist eine ideale Elastizität auf, d.h. Nach der Entlastung stellt der Körper seine Form und Größe vollständig wieder her.

Hypothesen.

A) Hypothese kleiner Bewegungen.

Die im Bauwerk unter dem Einfluss äußerer Kräfte auftretenden Verschiebungen sind sehr gering und werden daher in den Berechnungen vernachlässigt.

B) Annahmen zur linearen Verformbarkeit.

Bewegungen in Bauwerken sind direkt proportional zu den einwirkenden Lasten.

Abschnittsmethode. Belastungsarten (Verformungen)

Abschnittsmethode.

Betrachten wir eine Last, die mit äußeren Kräften P1, P2, P3, P4 belastet ist. Wenden wir die Schnittmethode auf den Balken an: Schneiden Sie ihn mit einer Ebene L in zwei gleiche Teile, links und rechts. Lassen wir den linken weg und lassen den rechten übrig.

Die rechte Seite – links – wird im Gleichgewicht sein, weil Im Querschnitt entstehen innere Kraftfaktoren (IFF), die den verbleibenden Teil ausgleichen und die Einwirkungen des verworfenen Teils ersetzen.

A) N – Längskraft

B)Qx – Scherkraft

B) Qy – Scherkraft

D) Mz – Drehmoment

D) Mx – Biegemoment

E) Mein – Biegemoment.

Arten von Verformungen (Belastungen)

A) Zug, Druck: eine solche Verformung, bei der im Querschnitt nur die Längskraft N (Feder, Knopfakkordeon, Selbsthörner) wirkt;

B) Torsion – eine solche Verformung, bei der nur das Drehmoment Mz (Welle, Zahnrad, Mutter, Kreisel) im Abschnitt wirkt;

B) Biegung – Verformung, bei der im Querschnitt ein Biegemoment Mx oder My wirkt (Biegung eines Balkens, Biegung eines Balkons);

D) Scherung ist eine Verformung, bei der im Querschnitt eine Querkraft Qx oder Qy wirkt (Scherung und Quetschung des Niets).

Die betrachteten Verformungen gelten als einfach.

Komplexe Art der Verformung.

Verformung, bei der zwei oder mehr Schnittgrößen gleichzeitig in einem Abschnitt wirken ( Zusammenarbeit Biegung und Torsion: Welle mit Zahnrad).

Fazit: Die Schnittmethode ermöglicht die Bestimmung des VSF und der Art der Verformung. Um die Festigkeit einer Struktur zu beurteilen, wird die Intensität der inneren Spannungskräfte bestimmt.

Mechanische Belastung.

Mechanischer Stress ist die Menge an internem Leistungsfaktor, pro Querschnittsfläche.

Zug- und Druckverformung. VSF, Spannung.

Spannung, Druckverformung.

Dies ist eine Verformung, bei der im Querschnitt eine Längskraft N auftritt. Beispiel (Feder, Knopfakkordeon, Kabel).

Abschluss: Dehnen– Verformung, bei der die Kraft vom Abschnitt gerichtet ist, Kompression – in Richtung Abschnitt.

Spannung an R-S:

Fazit: Bei R-S entstehen Normalspannungen, d.h. Sie stehen ebenso wie die Längskraft N senkrecht zum Querschnitt.

Berechnungen der Zug- und Druckfestigkeit.

Es gibt 3 Festigkeitsberechnungen:

A) Krafttest

B) Auswahl des Abschnitts

B) Bestimmung der zulässigen Belastung

Fazit: Zur Vorhersage der Zerstörung sind Festigkeitsberechnungen erforderlich.

Hookesches Gesetz in Zug und Druck.

E – Elastizitätsmodul (Elastizitätsmodul).

E.I. wie Spannung.

Der Elastizitätsmodul ist für jedes Material unterschiedlich und wird aus Referenzmaterial ausgewählt.

Die Normalspannung ist direkt proportional zur Längsdehnung – Hookes Gesetz .

Elastizitätsmodul charakterisiert die Steifigkeit eines Materials unter Zug und Druck.

Zerknittert. Berechnungen zum Zerkleinern.

Wenn die Dicke der zu verbindenden Teile gering und die auf die Verbindung wirkende Belastung groß ist, entsteht ein großer gegenseitiger Druck zwischen der Oberfläche der zu verbindenden Teile und den Wänden des Lochs.

Es ist bezeichnet - Sigma siehe

Durch diesen Druck wird eine Niete, ein Bolzen, eine Schraube usw. zerknittert, die Form des Lochs wird verzerrt und die Dichtheit wird unterbrochen.

Festigkeitsberechnungen.

Scheibe Scherberechnungen.

Wenn zwei Bleche der Dicke S mit Nieten oder einer Schraube miteinander verbunden werden, erfolgt eine Scherung entlang von Ebenen senkrecht zu den Axiallinien dieser Teile.

Scherberechnungen.

Drehung. Reine Verschiebung. Hookesches Torsionsgesetz.

Drehung – Verformung, bei der im Querschnitt des Teils (Welle, Zahnrad, Schnecke) ein Drehmoment Mz auftritt.

Torsion kann durch reine Scherung eines dünnwandigen Rohrs erreicht werden.

Auf den Flächen des ausgewählten Elements a,b,c,d entsteht eine Schubspannung τ(tau) – das ist es, was charakterisiert reine Scherung .

Bei reiner Scherung wurde ein direkter Zusammenhang zwischen den Tangentialspannungen τ und dem Scherwinkel γ(gamma) festgestellt – Hookesches Torsionsgesetz :τ=G*γ

G – Schubmodul, charakterisiert die Schersteifigkeit des Materials.

Gemessen – MPa.

2) G=E*E(E-Modul)

Für dasselbe Material besteht ein Zusammenhang zwischen dem Schubmodul G und dem Elastizitätsmodul (3).

Der Schubmodul wird aus der Formel rechnerisch ermittelt, wobei Werte aus dem Referenzmaterial übernommen werden.

Torsionsspannungen. Verteilung der Tangentialspannungen in einem Abschnitt.

Ws ist das polare Widerstandsmoment des Abschnitts.

Die Tangentialspannung verteilt sich im Abschnitt nach einem linearen Gesetz, tmax liegt auf der Kontur des Abschnitts, t=0 in der Mitte des Abschnitts, alle anderen t liegen dazwischen.

Ws – für die einfachsten Abschnitte.

Berechnungen der Torsionsfestigkeit.

Fazit: Torsionsfestigkeitsberechnungen sind notwendig, um Ausfälle vorherzusagen.

Berechnungen zur Torsionssteifigkeit.

Präzise Wellen werden auf Steifigkeit berechnet, um die Federgenauigkeit zu verlieren.

Relativer Verdrehungswinkel.

Beide Größen können in Grad oder Bogenmaß gemessen werden.

Biegen. Arten von Biegungen. Beispiele für Biegungen.

Biegen – Verformung, bei der das Biegemoment wirkt (Mx, My).

Beispiele : Biegen eines Konstruktionsbalkens, Schreibtisch, Balkon.

Arten :

Gerade Kurve

Schräge Biegung

Saubere Biegung

Klassifizierung mechanischer Getriebe

- basiert auf dem Prinzip der Bewegungsübertragung: Reibungsgetriebe und Zahnradgetriebe; innerhalb jeder Gruppe gibt es Übertragungen durch direkten Kontakt und Übertragungen durch flexible Kommunikation;
- Von relative Position Wellen: Zahnräder mit parallelen Wellen (zylindrisch, Zahnräder mit sich schneidenden Wellenachsen (Kegelrad), Zahnräder mit gekreuzten Wellen (Schnecke, zylindrisch mit Schraubenzahn, Hypoid);
- durch die Art des Übersetzungsverhältnisses: mit konstanter Übersetzung und mit stufenlos variabler Übersetzung (Variatoren).

Abhängig vom Verhältnis der Parameter der Eingangs- und Ausgangswelle werden Getriebe unterteilt in:

-Getriebe(Herunterschalten) – von der Eingangswelle zur Ausgangswelle reduzieren sie die Drehzahl und erhöhen das Drehmoment;

-Animatoren(Overdrive-Getriebe) – von der Eingangswelle zur Ausgangswelle wird die Drehzahl erhöht und das Drehmoment reduziert.

Reibungsgetriebe

Reibungsübertragung - ein mechanisches Getriebe zur Übertragung einer Drehbewegung (oder zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Translationsbewegung) zwischen Wellen unter Verwendung von Reibungskräften, die zwischen Rollen, Zylindern oder Kegeln entstehen, die auf Wellen montiert und gegeneinander gedrückt werden.

Reibungsgetriebe werden nach folgenden Kriterien klassifiziert:

1. Zweckmäßig:

Mit ungeregelter Übersetzung (Abb.9.1-9.3);

Mit stufenloser (sanfter) Steuerung des Übersetzungsverhältnisses (Variatoren).

2. Entsprechend der relativen Position der Wellenachsen:

Zylindrisch oder konisch mit parallelen Achsen (Abb. 9.1, 9.2);

Konisch mit sich schneidenden Achsen (Abb. 9.3).

3. Abhängig von den Arbeitsbedingungen:

Öffnen (trocken laufen lassen);

Geschlossen (im Ölbad arbeiten).

4. Basierend auf dem Funktionsprinzip:

Irreversibel (Abb.9.1-9.3);

Reversibel.

Vorteile von Friktionsgetrieben:

Einfachheit von Design und Wartung;

Reibungslose Bewegungsübertragung und Geschwindigkeitsregelung sowie leiser Betrieb;

Große kinematische Fähigkeiten (Umwandlung der Rotationsbewegung in Translationsbewegung, stufenlose Geschwindigkeitsänderung, Rückwärtsfahrt während der Fahrt, Ein- und Ausschalten der Gänge während der Fahrt ohne Anhalten);

Gleichmäßige Drehung, was für Geräte praktisch ist;

Möglichkeit der stufenlosen Regulierung des Übersetzungsverhältnisses und während der Fahrt, ohne das Getriebe anzuhalten.

Nachteile von Friktionsgetrieben:

Inkonstanz des Übersetzungsverhältnisses aufgrund von Schlupf;

Geringe übertragene Leistung (offene Getriebe – bis zu 10–20 kW; geschlossene Getriebe – bis zu 200–300 kW);

Bei offenen Getrieben ist der Wirkungsgrad relativ gering;

Großer und ungleichmäßiger Verschleiß der Rollen beim Durchrutschen;

Die Notwendigkeit, speziell konstruierte Wellenstützen mit Klemmvorrichtungen zu verwenden (dies macht die Übertragung umständlich);

Bei kraftbetriebenen offenen Getrieben niedrige Umfangsgeschwindigkeit (7 - 10 m/s);

Große Belastungen für Wellen und Lager aufgrund des Abtriebs, was deren Größe erhöht und das Getriebe unhandlich macht. Dieser Nachteil begrenzt die Menge der übertragenen Leistung;

Große Reibungsverluste.

Anwendung.

Sie werden im Maschinenbau relativ selten eingesetzt, beispielsweise in Reibpressen, Hämmern, Winden, Bohrgeräten usw. Diese Getriebe werden hauptsächlich in Geräten verwendet, bei denen ein reibungsloser und leiser Betrieb erforderlich ist (Tonbandgeräte, Player, Tachometer usw.).

Getriebe-Schraubenmutter

Das Schrauben-Mutter-Getriebe besteht aus : eine Schraube und eine Mutter in Kontakt mit Schraubenoberflächen. Das Schrauben-Mutter-Getriebe dient dazu, eine Drehbewegung in eine Translationsbewegung umzuwandeln.

Es gibt zwei Arten von Schrauben-Mutter-Getrieben:

Gleitreibgetriebe bzw. Gleitreibschraubenpaare;

Rollreibungsgetriebe oder Kugelumlaufspindeln. Das antreibende Element im Getriebe ist üblicherweise eine Schraube, das angetriebene Element eine Mutter. Bei rollenden Schrauben-Mutter-Getrieben werden auf der Schraube und in der Mutter spiralförmige Nuten (Gewinde) mit halbkreisförmigem Profil angebracht, die als Laufbahnen für die Kugeln dienen.

Je nach Verwendungszweck des Getriebes handelt es sich bei den Schrauben um:

- Ladung, Wird zur Erzeugung großer Axialkräfte verwendet.

- Joggingausrüstung, Wird für Bewegungen in Vorschubmechanismen verwendet. Um Reibungsverluste zu reduzieren, werden überwiegend trapezförmige mehrgängige Gewinde verwendet.

- Installation, Wird für präzise Bewegungen und Einstellungen verwendet. Haben Metrisches Gewinde. Um eine spielfreie Übertragung zu gewährleisten, sind die Muttern doppelt ausgeführt.

Hauptvorteile:

1. Gelegenheit, einen großen Machtgewinn zu erzielen;

2. hohe Bewegungspräzision und die Fähigkeit, langsame Bewegungen zu erreichen;

3. reibungsloser und leiser Betrieb;

4. hohe Tragfähigkeit bei kleinen Gesamtabmessungen;

5. Einfachheit des Designs.

Nachteile von Schrauben-Schiebemutter-Getrieben:

1. hohe Reibungsverluste und geringer Wirkungsgrad;

2. Schwierigkeiten bei der Verwendung bei hohen Drehzahlen.

Anwendung der Schrauben-Mutter-Übertragung

Die typischsten Anwendungen für Schrauben-Mutter-Getriebe sind:

Heben von Lasten (Wagenheber);

Verladung in Prüfmaschinen;

Umsetzung des Arbeitsprozesses in Werkzeugmaschinen (Schraubprozesse);

Steuerung des Flugzeughecks (Klappen, Richtungs- und Höhenarme, Freigabemechanismen des Fahrwerks und Änderungen der Flügelbewegung);

Bewegung der Arbeitsteile des Roboters;

Präzise Teilungsbewegungen (in Messwerken und Werkzeugmaschinen).

Getriebe

Ein Mechanismus, bei dem zwei bewegliche Verbindungen Zahnräder sind, die mit einer festen Verbindung ein Rotations- oder Translationspaar bilden, wird als bezeichnet Getriebe . Das kleinere der Übertragungsräder wird normalerweise als Zahnrad bezeichnet, und das größere ist ein Rad, eine Getriebeverbindung, die die Kraft herstellt geradlinige Bewegung wird als Rack bezeichnet.

Einstufung:

- entsprechend der relativen Position der Radachsen: bei parallelen Achsen, bei sich schneidenden Achsen bei gekreuzten Achsen) mit Bewegungstransformation

- durch die Lage der Zähne relativ zu den Formrädern: gerade Zähne; spiralförmig; Chevron; mit kreisförmigem Zahn;

- in Richtung schräger Zähne gibt es: rechts und links.

- von Entwurf: offen und geschlossen;

- nach Anzahl der Schritte: einstufig;

Schneckengetriebe

Schneckengetriebe (oder Stirnradgetriebe)- ein Mechanismus zur Rotationsübertragung zwischen Wellen mittels einer Schraube und einem zugehörigen Schneckenrad. Die Schnecke und das Schneckenrad bilden zusammen ein höheres Zahnrad-Schnecken-Kinematikpaar und mit der dritten, festen Verbindung ein niedrigeres Rotationskinematikpaar.

Vorteile:

· Reibungslosen Betrieb;

· Wenig Lärm;

· Selbstbremsend – bei bestimmten Übersetzungsverhältnissen;

· Erhöhte kinematische Genauigkeit.

Mängel:

· Erhöhte Anforderungen an die Montagegenauigkeit, Notwendigkeit einer präzisen Justierung;

· Bei einigen Übersetzungsverhältnissen ist die Übertragung der Drehung nur in eine Richtung möglich – von der Schraube auf das Rad. (Bei einigen Mechanismen kann dies als Vorteil angesehen werden.)

· Relativ geringer Wirkungsgrad (es empfiehlt sich der Einsatz bei Leistungen unter 100 kW)

· Große Reibungsverluste bei der Wärmeerzeugung, Notwendigkeit besonderer Maßnahmen zur Intensivierung der Wärmeabfuhr;

· Erhöhter Verschleiß und Fresserneigung.

Würmerzeichnen sich durch folgende Merkmale aus:

Je nach Form der erzeugenden Oberfläche:

· zylindrisch

· Globoid

In Richtung der Spulenlinie:

Nach Anzahl der Threadstarts

· Single-Pass

· Mehrfachdurchgang

· je nach Form der Gewindeoberfläche

· mit archimedischem Profil

· mit Faltungsprofil

· mit Evolventenprofil

trapezförmig

Getriebe

Getriebe (mechanisch)- ein Mechanismus zur Übertragung und Umwandlung von Drehmomenten mit einem oder mehreren mechanischen Zahnrädern.

Hauptmerkmale des Getriebes -Wirkungsgrad, Übersetzungsverhältnis, übertragene Leistung, maximale Winkelgeschwindigkeiten der Wellen, Anzahl der Antriebs- und Abtriebswellen, Art und Anzahl der Gänge und Stufen.

Zunächst werden Getriebe nach den Arten mechanischer Getriebe klassifiziert : zylindrisch, konisch, schneckenförmig, planetarisch, wellenförmig, spiralförmig und kombiniert.

Getriebegehäuse : Standardisierte Getriebegehäuse aus Guss werden häufig in der Massenproduktion eingesetzt. In der Schwerindustrie und im Maschinenbau bestehen Gehäuse meist aus Gusseisen, seltener aus Stahlguss.

Klassifizierung von Getrieben

• Schneckengetriebe
• Stirnradgetriebe
• Einteilung der Getriebe nach der Getriebeart und der Stufenzahl

Riemenantriebe

Gerät und Zweck

Gürtel bezieht sich auf Übertragungen Reibung mit flexibler Verbindung und können zur Bewegungsübertragung zwischen Wellen verwendet werden, die weit voneinander entfernt liegen. Es besteht aus zwei Riemenscheiben (antreibend, angetrieben) und einem diese bespannenden Endlosriemen, der unter Spannung gesetzt wird. Die Antriebsriemenscheibe erzwingt durch ihre Spannung die Reibungskräfte, die an der Kontaktfläche zwischen Riemenscheibe und Riemen entstehen, wodurch sich der Riemen bewegt. Der Riemen wiederum bewirkt, dass sich die angetriebene Riemenscheibe dreht.

Anwendungsgebiet

Riemenantriebe dienen zum Antrieb von Aggregaten aus Elektromotoren kleiner und mittlerer Leistung; für den Antrieb durch Motoren mit geringer Leistung Verbrennungs.

Kettengetriebe

Kettengetriebe - das sind Überweisungen Engagement Und flexible Verbindung, bestehend aus einem antreibenden und angetriebenen Kettenrad und einer diese umschließenden Kette. Das Getriebe umfasst häufig auch Spann- und Schmiervorrichtungen sowie Schutzvorrichtungen.

Vorteile:

1. Möglichkeit der Anwendung in einem erheblichen Bereich von Achsabständen;

2. kleinere Abmessungen als Riemenantriebe;

3. kein Verrutschen;

4. hohe Effizienz;

5. relativ geringe Kräfte, die auf die Wellen wirken;

6. die Fähigkeit, Bewegungen auf mehrere Kettenräder zu übertragen;

7. Möglichkeit des einfachen Kettenwechsels.

Mängel:

1. die Unvermeidlichkeit des Verschleißes der Kettengelenke aufgrund fehlender Bedingungen für Flüssigkeitsreibung;

2. Variabilität der Kettengeschwindigkeit, insbesondere bei einer geringen Anzahl von Kettenradzähnen;

3. die Notwendigkeit einer präziseren Installation der Wellen als bei der Keilriemenübertragung;

4. die Notwendigkeit einer Schmierung und Einstellung.

Ketten nach Vereinbarung in drei Gruppen unterteilt:

1. Ladung – dient der Ladungssicherung;

2. Traktion – wird zum Bewegen von Gütern in kontinuierlichen Transportmaschinen (Förderbänder, Aufzüge, Rolltreppen usw.) verwendet;

3. Antrieb – dient der Übertragung von Bewegung.

Anwendung: Getriebe werden in Landwirtschafts-, Materialtransport-, Textil- und Druckmaschinen, Motorrädern, Fahrrädern, Autos und Ölbohrgeräten eingesetzt.

Mechanismen

Mechanismus- die innere Struktur einer Maschine, eines Geräts oder eines Apparats, die sie in die Tat umsetzt. Mechanismen dienen der Bewegungsübertragung und Energieumwandlung (Getriebe, Pumpe, Elektromotor).

Der Mechanismus besteht aus 3 Gruppen von Links:

1. Feste Verbindungen – Zahnstangen

2. Antriebsverbindungen – überträgt Bewegung

3. Angetriebene Verbindungen – Bewegungen wahrnehmen

Klassifizierung von Mechanismen:

1. Hebelmechanismen: Kurbelmechanismus - Kurbel (Rotationsbewegungen), Pleuel (Kalibrierung), Schieber (Translation).

Anwendung: Kolbenpumpen, Dampfmaschinen.

Wellen und Achsen

In modernen Maschinen wird am häufigsten die Rotationsbewegung von Teilen genutzt. Weniger verbreitet ist die Translationsbewegung und ihre Kombination mit der Rotationsbewegung (Helixbewegung). Die Bewegung fortschreitend bewegter Maschinenteile wird durch spezielle Vorrichtungen, sogenannte Führer. Zur Ausführung der Drehbewegung werden spezielle Teile verwendet – Wellen und Achsen, die mit ihren speziell angepassten Abschnitten – Achsen (Spikes) oder Fersen – verwendet werden – ruhen auf Stützvorrichtungen, die als Lager oder Axiallager bezeichnet werden.

Sie nennen es einen Schacht ein Teil (normalerweise eine glatte oder abgestufte zylindrische Form), das dazu dient, darauf montierte Riemenscheiben, Zahnräder, Kettenräder, Rollen usw. zu tragen und Drehmoment zu übertragen.

Während des Betriebs erfährt die Welle Biegung und Torsion, und in einigen Fällen können Wellen zusätzlich zu Biegung und Torsion eine Zugverformung (Druckverformung) erfahren. Einige Wellen tragen keine rotierenden Teile und arbeiten nur bei Torsion ( Kardanwellen Autos, Rollen von Walzmaschinen usw.).

Die Achse heißt ein Teil, das nur dazu bestimmt ist, die darauf installierten Teile zu tragen.

Im Gegensatz zur Welle überträgt die Achse kein Drehmoment und wirkt nur auf Biegung. Bei Maschinen können die Achsen stationär sein oder sich zusammen mit den darauf sitzenden Teilen drehen (bewegliche Achsen).

Klassifizierung von Wellen und Achsen

Nach Verwendungszweck Schächte sind unterteilt in:

Gang- ausschließliches Tragen verschiedener Teile mechanischer Kraftübertragungen (Zahnräder, Riemenscheiben, Kettenräder, Kupplungen usw.),

Indigene- Unterstützung der Hauptarbeitsteile von Maschinen (Läufer von Elektromotoren und Turbinen, Pleuel-Kolben-Komplex von Verbrennungsmotoren und Kolbenpumpen) und bei Bedarf zusätzlich Teile mechanischer Getriebe (Maschinenspindeln, Antriebswellen von Förderbändern usw.) ). Hauptwelle von Maschinen mit Rotationsbewegung ein Werkzeug oder Produkt genannt wird Spindel .

Von Geometrische Figur Wellen sind unterteilt in: gerade; Kurbel; Kurbel; Kurbel; flexibel; teleskopisch; Kardanwellen .

Nach der Herstellungsmethode werden sie unterschieden: Voll- und Verbundwellen.

Nach dem Aussehen Querschnitte Bei den Wellenabschnitten unterscheidet man zwischen Voll- und Hohlwellen mit rundem und unrundem Querschnitt.

Lager

Lager - Eine Baueinheit, die Teil einer Stütze oder eines Anschlags ist und eine Welle, Achse oder eine andere bewegliche Struktur mit einer bestimmten Steifigkeit trägt. Fixiert die Position im Raum, sorgt für Rotation, Rollen oder lineare Bewegung (z Linearlager) mit dem geringsten Widerstand nimmt die Last von der beweglichen Einheit wahr und überträgt sie auf andere Teile der Struktur.

Aufgrund des Funktionsprinzips können alle Lager in verschiedene Typen unterteilt werden:

· Wälzlager;

· Gleitlager;

Wälzlager

Repräsentiert eine vorgefertigte Einheit, deren Hauptelemente Rollkörper sind – Kugeln oder Rollen, die zwischen den Ringen eingebaut und in einem bestimmten Abstand voneinander gehalten werden.

Vorteile:

1. Niedrige Kosten aufgrund der Massenproduktion.

2. Geringe Reibungsverluste und geringe Erwärmung im Betrieb.

3. Kleine axiale Abmessungen.

4. Einfachheit des Designs

Mängel:

1. Große radiale Abmessungen.

2. Es gibt keine lösbaren Verbindungen.

Einstufung:

1. Je nach Form der Wälzkörper: Kugel, Rolle.

2. Je nach Wirkungsrichtung: Radialschub, Schub, Schubradial.

3. Je nach Anzahl der Wälzkörper: homogen, zweireihig, vierreihig.

4. Gemäß den wichtigsten Konstruktionsmerkmalen: selbstausrichtend, nicht selbstausrichtend.

Anwendung: Im Maschinenbau.

Gleitlager

Gleitlager – besteht aus einem Gehäuse, Laufbuchsen und Schmiervorrichtungen. In ihrer einfachsten Form handelt es sich um eine in den Rahmen der Maschine eingebaute Buchse (Einsatz).

Die Schmierung ist eine der Hauptvoraussetzungen für den zuverlässigen Betrieb eines Lagers und sorgt für geringe Reibung, Trennung beweglicher Teile, Wärmeableitung und Schutz vor schädlichen Umwelteinflüssen.

Schmierung kann sein:

• flüssig(Mineral- und Synthetiköle, Wasser für nichtmetallische Lager),
• Plastik(basierend auf Lithiumseife und Calciumsulfonat etc.),
• hart(Graphit, Molybdändisulfid usw.) und
• gasförmig(verschiedene Inertgase, Stickstoff usw.).

Einstufung:

Gleitlager werden unterteilt in:

abhängig von der Form des Lagerlochs:

• ein- oder mehrflächig,
• mit Verschiebung der Flächen (in Drehrichtung) oder ohne (um die Möglichkeit einer Rückwärtsdrehung aufrechtzuerhalten),
• mit oder ohne Mittenversatz (zur Endmontage der Wellen nach der Montage);

in Richtung Lastwahrnehmung:

• radial
• axial (Axial-, Drucklager),
• Radialschub;

von Entwurf:

• einteilig (Ärmel; hauptsächlich für I-1),
• abnehmbar (bestehend aus einem Körper und einer Abdeckung; grundsätzlich für alle außer I-1),
• eingebaut (Rahmen, integriert mit dem Kurbelgehäuse, Rahmen oder Rahmen der Maschine);

nach Anzahl der Ölventile:

• mit einem Ventil,
• mit mehreren Ventilen;

wenn möglich Regelung:

• unreguliert,
• einstellbar.

Vorteile

• Zuverlässigkeit bei Hochgeschwindigkeitsantrieben
• Hält erheblichen Stoß- und Vibrationsbelastungen stand
• Relativ kleine radiale Abmessungen
• Ermöglicht den Einbau geteilter Lager auf Kurbelwellenzapfen und erfordert bei Reparaturen keine Demontage anderer Teile
• Einfaches Design bei langsam fahrenden Fahrzeugen
• Ermöglicht das Arbeiten im Wasser
• Ermöglicht die Einstellung des Spalts und sorgt für eine präzise Installation der geometrischen Achse der Welle
• Wirtschaftlich bei großen Wellendurchmessern

Mängel

• Erfordert eine ständige Überwachung der Schmierung während des Betriebs
• Relativ große axiale Abmessungen
• Große Reibungsverluste beim Anlauf und schlechte Schmierung
• Hoher Schmierstoffverbrauch
• Hohe Anforderungen an Temperatur und Schmierstoffreinheit
• Reduzierter Koeffizient nützliche Aktion
• Ungleichmäßiger Verschleiß von Lager und Zapfen
• Verwendung teurerer Materialien

Anwendung: Für Ochsen mit großem Durchmesser; Fahrzeuge mit niedriger Geschwindigkeit; Haushaltsgeräte.

Kupplung- eine Vorrichtung (Maschinenteil), die dazu bestimmt ist, die Enden von Wellen und frei darauf sitzenden Teilen miteinander zu verbinden, um ein Drehmoment zu übertragen. Sie werden verwendet, um zwei Wellen zu verbinden, die auf derselben Achse oder in einem Winkel zueinander liegen.

Klassifizierungen von Kupplungen.

Nach Art der Verwaltung

· Gesteuert – Kupplung, automatisch

· Unkontrollierbar – ständig in Betrieb.

Permanente Verbindungen.

Schweißverbindungen

Schweißverbindung- dauerhafte Verbindung durch Schweißen.

Eine Schweißverbindung umfasst drei charakteristische Zonen, die beim Schweißen entstehen: die Schweißzone, die Schmelzzone und die Wärmeeinflusszone sowie den an die Wärmeeinflusszone angrenzenden Teil des Metalls.

Zonen der Schweißverbindung: die hellste ist die Grundmetallzone, die dunklere ist die Wärmeeinflusszone, der dunkelste Bereich in der Mitte ist die Schweißzone. Zwischen der Wärmeeinflusszone und der Schweißzone liegt eine Schmelzzone.

Schweißnaht- ein Abschnitt einer Schweißverbindung, der durch Kristallisation von geschmolzenem Metall oder durch plastische Verformung beim Pressschweißen oder durch eine Kombination aus Kristallisation und Verformung entsteht.

Metall schweißen- eine Legierung, die aus geschmolzenem Grundmetall und abgeschiedenen Metallen oder nur umgeschmolzenem Grundmetall besteht.

Unedles Metall- Metall der zu schweißenden Teile.

Fusionszone- Zone teilweise verschmolzener Körner an der Grenze zwischen Grundwerkstoff und Schweißgut.

Wärmeeinflusszone- ein nicht geschmolzener Abschnitt des Grundmetalls, dessen Struktur und Eigenschaften sich durch die Erwärmung beim Schweißen oder Auftragen verändert haben.

Klebeverbindungen.

Klebeverbindungen werden zunehmend im Zusammenhang mit der Entwicklung hochwertiger synthetischer Klebstoffe eingesetzt. Die am häufigsten verwendeten Überlappungsklebverbindungen sind Scherverbindungen. Wenn besonders starke Verbindungen erforderlich sind, verwende ich kombinierte Verbindungen: Klebeschrauben, Klebenieten, Klebeschweißverbindungen.

Anwendungsgebiete von Klebstoffen.

Die größten Verbraucher Klebematerialien sind die holzverarbeitende Industrie, das Baugewerbe, die Leichtindustrie, der Maschinenbau, die Luftfahrtindustrie, der Schiffbau usw.

Klebstoffe werden in Kommunikations-, Signal- und Stromversorgungsgeräten eingesetzt.

Kombinierte Verbindungen: Leimschweißen, Leimgewinde, Klebenieten – deutlich verbessern technische Eigenschaften Teile und Mechanismen sorgen für eine hohe Festigkeit und in einigen Fällen für eine hohe Festigkeit der Strukturen.

Klebstoffe werden in der Medizin zum Kleben von Knochen, lebendem Gewebe und für andere Zwecke eingesetzt.

Abnehmbare Verbindungen.

Schlüsselverbindungen

Passfederverbindungen dienen zur Befestigung rotierender Teile (Zahnräder, Riemenscheiben, Kupplungen usw.) an einer Welle (oder Achse) sowie zur Übertragung des Drehmoments von der Welle auf die Nabe des Teils oder umgekehrt von der Nabe auf die Welle. Strukturell wird eine Nut in die Welle eingebracht, in die eine Passfeder eingesetzt wird, und dann wird ein Rad, das ebenfalls eine Passfedernut aufweist, auf diese Struktur aufgesetzt.

Je nach Zweck der Schlüsselverbindung gibt es Schlüssel verschiedene Formen:

A) Parallelschlüssel mit flachem Ende;
b) Parallelschlüssel mit flachem Ende und Löchern für Befestigungsschrauben;
c) Schlüssel mit abgerundetem Ende;
d) Schlüssel mit abgerundetem Ende und Löchern für Befestigungsschrauben;
e) Segmentschlüssel;
e) Keilschlüssel;

g) Keilschlüssel mit Anschlag.

Spline-Verbindungen

Keilwellenverbindungen dienen zur Verbindung von Wellen und Rädern aufgrund von Vorsprüngen an der Welle und in Vertiefungen im Radloch.

Vom Funktionsprinzip her ähneln Spline-Verbindungen Keilverbindungen, haben aber eine Reihe von Vorteilen:

· bessere Zentrierung der Teile auf der Welle;

· mehr Drehmoment übertragen;

· hohe Zuverlässigkeit und Verschleißfestigkeit.
Abhängig vom Zahnprofil gibt es drei Hauptarten von Verbindungen:

a) Gerade Zähne (Anzahl der Zähne Z = 6, 8, 10, 12), GOST 1139-80;
b) Evolventenzähne (Anzahl der Zähne Z = 12, 16 oder mehr), GOST 6033-80;
c) Dreieckszähne (Zähnezahl Z = 24, 36 oder mehr).
Keilwellenverbindungen werden häufig in Mechanismen verwendet, bei denen es erforderlich ist, das Rad entlang der Achse der Welle zu bewegen, beispielsweise bei Geschwindigkeitsschaltern in Autos.
Spline-Verbindungen sind zuverlässig, aber technologisch nicht fortschrittlich, sodass ihr Einsatz aufgrund der hohen Herstellungskosten begrenzt ist.

Gewindeverbindungen

Eine lösbare Verbindung wird als Schraubverbindung bezeichnet. Komponenten Produkte mit einem Gewindeteil.
Ein Faden besteht aus abwechselnden Vorsprüngen und Vertiefungen auf der Oberfläche eines rotierenden Körpers, die entlang einer Schraubenlinie angeordnet sind. Der Rotationskörper kann ein Zylinder oder ein rundes Loch sein – zylindrische Gewinde. Manchmal wird ein konisches Gewinde verwendet. Das Gewindeprofil entspricht einem bestimmten Standard.

Arten von Gewindeverbindungen

Name	Bild	Notiz
Schraubverbindung		Wird zum Befestigen von Teilen mit geringer Dicke verwendet. Sollte der Faden reißen, lässt er sich leicht ersetzen.
Schraubverbindung		Die Schraube kann einen beliebigen Kopf haben. Das Gewinde wird direkt in den Körper des Teils geschnitten. Nachteil – die Gewinde im Gehäuse können beschädigt werden, was zum Austausch des gesamten Gehäuses führt.
Pin-Verbindung		Das Anziehen erfolgt mit einer Mutter. Der Stift wird in das Gehäuse eingeschraubt. Wenn ein Gewinde im Körper reißt, wird ein neues Gewinde mit größerem Durchmesser geschnitten oder, wenn dies nicht möglich ist, der gesamte Körper ersetzt.
Pin-Verbindung		Das Festziehen erfolgt mit zwei Muttern. Sollte der Faden reißen, lässt er sich leicht ersetzen.

Grundlegende Bauformen von Bolzen- und Schraubenköpfen

a) Sechskantkopf zum Festziehen Schlüssel; b) Runder Kopf mit Schlitz zum Festziehen mit einem Schraubendreher; c) Senkkopf mit Schlitz zum Festziehen mit einem Schraubendreher.

Befestigungs- und Dichtgewinde. Sie werden in Gewindeprodukten verwendet, die sowohl zur Befestigung von Teilen als auch zur Herstellung einer Abdichtung dienen. Dazu gehören Gewinde: zylindrisches Rohr, konisches Rohr, konisches Zoll, rundes Zoll.

Schrauben und Verbindungen einstellen.
Gewindestifte werden verwendet, um die Position von Teilen zu fixieren und deren Bewegung zu verhindern.

a) Mit flachem Ende, zum Befestigen von Teilen mit geringer Dicke. b) Konischer Schaft. c) Abgesetzter Schaft.

Zur Befestigung vorgebohrter Teile werden abgestufte und konische Schäfte verwendet.

Beispiel für die Verwendung einer Stellschraube mit konischem Schaft.

Schrauben und Verbindungen für besondere Zwecke.

Fundamentschrauben. Besonders Verbindungselemente, hergestellt in Form einer Gewindestange. Sie dienen hauptsächlich der Befestigung verschiedene Geräte Und Gebäudestrukturen. Sie werden dort eingesetzt, wo eine starke und zuverlässige Befestigung von Bauwerken in Beton, Ziegel, Stein oder anderen Fundamenten erforderlich ist. Der Bolzen wird in den Sockel eingesetzt und mit Beton gefüllt.
Augenschraube (belastete Schraube) – zum Greifen und Bewegen von Maschinen und Teilen während der Installation, Entwicklung, Beladung usw.
Haken mit belastetem Bolzen – zum Einhängen und Bewegen verschiedener Lasten bestimmt.

Nüsse.
In abnehmbarer Ausführung Gewindeverbindungen Bolzen und Stehbolzen sind mit Muttern ausgestattet. Die Muttern in den Löchern haben das gleiche Gewinde wie die Schrauben (Typ, Durchmesser, Steigung). Gewindebohrung

Klassifizierung äußerer Lasten, die auf Strukturelemente einwirken.

Allgemeine Einteilung Strukturelemente.

Technische Objekte und Bauwerke bestehen aus Einzelteilen und Elementen, die sich in Form, Größe und anderen Parametern und Eigenschaften stark unterscheiden. Aus ingenieurtechnischer Sicht ist es üblich, vier Hauptgruppen von Strukturelementen zu unterscheiden: Stäbe, Platten, Schalen und Anordnungen.

Stangen– Hierbei handelt es sich um gerade oder gebogene Strukturelemente, bei denen eine Dimension (Länge) zwei andere Dimensionen (in einem räumlichen orthogonalen Koordinatensystem) deutlich überschreitet, siehe Abbildung 20. Beispiele für Strukturelemente wie Stangen: Beine eines Stuhls oder Tisches, Säule von eine Gebäudestruktur, Hebeseilwagen, Schalthebel für Autogetriebe usw.

Z-gebogener Stab

Gerader Stab

Abbildung 20. Diagramme von Strukturelementen vom Stabtyp

T (Plattendicke)

Abbildung 21. Diagramm eines plattenförmigen Designelements

Abbildung 22. Diagramm eines schalenförmigen Strukturelements (zylindrisch)

Reis. 23. Diagramm eines Strukturelements vom Array-Typ

Platten- Dabei handelt es sich um flache Strukturelemente, bei denen eine Größe (Dicke) deutlich kleiner ist als die beiden anderen. Beispiele für Platten: Tischplatte; Wände und Decken von Gebäuden usw., siehe Abbildung 21, aus der deutlich wird, dass die Dicke der Platte deutlich geringer ist als ihre beiden Abmessungen im Grundriss.

Muscheln- Dabei handelt es sich um nicht ebene dünnwandige Strukturelemente, bei denen eine Dimension (Wandstärke) deutlich kleiner ist als andere Dimensionen. Beispiele für Gehäuse: Rohrleitungen zum Transport flüssiger und gasförmiger Produkte (zylindrische Gehäuse); zylindrische, kugelförmige oder kombinierte Behälter für Flüssigkeiten; konische Behälter für Schüttgüter; nicht ebene Beschichtungen verschiedener Strukturen usw., siehe Abbildung 22, die einen zylindrischen Mantel (dünnwandiges zylindrisches Rohr) zeigt, bei dem die Wandstärke deutlich geringer ist als sein Durchmesser und seine Länge.

Arrays- Hierbei handelt es sich um Strukturelemente, bei denen alle drei Größen vergleichbar sind. Beispiele für Arrays: Fundamentblöcke von Werkzeugmaschinen, Maschinen und Gebäudestrukturen; massive Brückenstützen etc., siehe Abbildung 23.

Die Kurse „Technische Mechanik“ und „Festigkeit von Werkstoffen“ legen den Schwerpunkt auf die grundlegende Untersuchung von Strukturelementen wie Bauteilen. Platten, Schalen und Arrays werden in weiterführenden Kursen zur Materialfestigkeit und in Spezialkursen untersucht.

Konzentrierte Kräfte- Hierbei handelt es sich um Kräfte, die auf die Oberfläche eines Bauelements wirken und deren Abmessungen im Vergleich zu den Abmessungen der gesamten Oberfläche des Bauelements vernachlässigbar sind. Konzentrierte Kräfte entstehen in der Regel durch Einflussnahme auf gegebener Körper(Strukturelement) eines anderen Körpers (insbesondere eines anderen Strukturelements). In vielen praktisch wichtigen Fällen konzentriert

Es kann davon ausgegangen werden, dass Kräfte an einem Punkt auf ein Strukturelement wirken, ohne dass die Genauigkeit der technischen Berechnungen spürbar beeinträchtigt wird. Maßeinheiten für konzentrierte Kräfte N (Newton), kN (Kilonewton) usw.

Volumenkräfte- Dies sind Kräfte, die über das gesamte Volumen eines Strukturelements wirken, beispielsweise verteilte Schwerkraftkräfte. Maßeinheiten für verteilte volumetrische Kräfte N/m 3, kN/m 3 usw. Die Gesamtschwerkraft (N, kN) eines Strukturelements wird bei Berechnungen herkömmlicherweise häufig als konzentrierte Kraft berücksichtigt, die an einem sogenannten Punkt wirkt sein Schwerpunkt.

Verteilte Kräfte (Lasten)- Hierbei handelt es sich um Kräfte, die auf einen Teil der Fläche (oder Länge) eines verformbaren Körpers wirken, der den Abmessungen des gesamten Körpers entspricht. Es gibt flächig verteilte Kräfte (Lasten), deren Maßeinheiten N/m 2, kN/m 2 usw. sind. (z. B. verteilte Schneelasten auf Gebäudedächern) sowie linear verteilte Lasten (entlang der Länge von Bauelementen), deren Maßeinheiten N/m, kN/m usw. sind. (z. B. verteilte Druckkräfte von Platten, die auf Balken von Gebäudestrukturen aufliegen).

Statische Kräfte (Lasten)– Hierbei handelt es sich um Kräfte (Lasten), die ihren Wert, ihre Position und ihre Wirkungsrichtung während des Betriebs des Bauwerks nicht (oder nur unwesentlich) ändern.

Dynamische Kräfte (Lasten)– Hierbei handelt es sich um Kräfte (Belastungen), die in kurzen Zeiträumen ihren Wert, ihre Position und/oder ihre Richtung erheblich ändern und Vibrationen des Bauwerks verursachen.

Nennlasten– Dies sind die normalen maximalen Belastungen, die während des Betriebs des Bauwerks auftreten.

Kontrollfragen:

1) Was wird im Kurs „Stärke der Werkstoffe“ studiert? Welche Bedeutung hat es für hochqualifizierte technische Fachkräfte?

2) Was sind äußere Lasten und innere Kräfte?

3) Erklären Sie die Konzepte Verformung, Festigkeit, Steifigkeit und Stabilität.

4) Erklären Sie die Konzepte Homogenität, Kontinuität, Isotropie und Anisotropie.

5) Geben Sie eine Klassifizierung der Strukturelemente an.

6) Geben Sie eine Klassifizierung der äußeren Lasten an, die auf Strukturelemente wirken.

1. Alexandrov A.V. und andere. Festigkeit der Materialien. Lehrbuch für Universitäten - M.: Höher. Schule, 2001. – 560 S. (S. 5...20).

2. Stepin P.A. Materialstärke. – M.: Höher. Schule, 1983. – 303 S. (S. 5...20).

3. Handbuch zur Festigkeit von Werkstoffen/Pisarenko G.S. und andere – Kiew: Naukova Dumka, 1988. – 737 S. (S. 5...9).

Testaufgaben für SRS– Erweitern Sie mithilfe von Bildungsliteratur die Informationen zu folgenden Themen:

1) Was sind elastische Kräfte?

2) Was ist die Essenz des Prinzips des Fehlens anfänglicher innerer Anstrengungen im Körper (S. 9-10)?

3) Welche Prinzipien gelten für die Schematisierung externer Lasten, die auf Strukturelemente einwirken, die in technischen Berechnungen verwendet werden (S. 8-11)?

4) Erklären Sie das Prinzip der Unabhängigkeit der Krafteinwirkung (, S. 18-20; , S. 10)?

5) Erklären Sie das Prinzip von Saint-Venant (, S. 10-11);

6) Was ist der Unterschied zwischen Verformung und Verschiebung (, S. 17-18; , S. 13-14)?;

7) allgemeines Konzept der Abschnittsmethode (, S. 13-16; , S. 14-17);

8) das allgemeine Konzept der Spannungen in einem verformbaren Körper, Bezeichnungen von Normal- und Tangentialspannungen (, S. 13-15;, S. 17-20).

9) Klassifizierung der äußeren Lasten, die auf Strukturelemente einwirken (siehe Abschnitt 5.3).

Vorlesung 6. Thema 6. „Zentraler Zug-Druck von geraden starren Stäben“

Zweck der Vorlesung– einführende Bestimmungen zum Thema, zum Wesen und zur Anwendung der Schnittmethode zur Bestimmung der Schnittgrößen in Stäben unter zentraler Zug-Druck-Belastung darlegen; Geben Sie erste Konzepte zu Schnittgrößendiagrammen.