Resistencia de materiales. Las principales tareas de la sección. Clasificación de cargas.
Ciencia sobre la resistencia y deformabilidad del material.
Tareas.
A) Cálculo de resistencia: la resistencia es la capacidad de un material para resistir cargas y fracturas;
B) Cálculo de la rigidez: rigidez: la capacidad de un material para resistir la deformación;
C) Cálculo de estabilidad: estabilidad - la capacidad de mantener un equilibrio estable.
Clasificación de cargas.
Durante la operación, las estructuras y estructuras perciben y transmiten cargas (fuerzas).
Las fuerzas pueden ser:
A) Volumétrico (gravedad, fuerza de inercia, etc.);
B) Superficie (sobre agua, presión de agua);
Las cargas superficiales son:
Enfocado
Cargas distribuidas
Dependiendo de la naturaleza de la carga:
A) estático - constante en magnitud o aumentando lentamente;
B) dinámica: cargas o golpes que cambian rápidamente;
C) carga re-variable: cargas que cambian con el tiempo.
Esquemas de cálculo. Hipótesis y supuestos.
Simplifican los cálculos.
Esquemas de cálculo.
Los esquemas de cálculo son una parte que está sujeta a cálculos de resistencia, rigidez y estabilidad.
Toda la variedad de diseños de piezas se reduce a 3 esquemas de cálculo:
A) Viga: un cuerpo en el que uno de los tamaños es más grande que otros 2 (viga, tronco, riel);
B) Shell: un cuerpo en el que uno de los tamaños es más pequeño que los otros dos (casco de cohete, casco de barco);
C) Matriz: un cuerpo en el que los 3 lados son aproximadamente iguales (máquina, casa).
Supuestos.
A) Todos los materiales tienen una estructura continua;
B) El material de la pieza es homogéneo, es decir tiene las mismas propiedades en todos los puntos material;
C) Todos los materiales se consideran isotrópicos, es decir, ellos tienen en todas direcciones las mismas propiedades;
D) El material tiene una elasticidad ideal, es decir después de quitar la carga, el cuerpo recupera completamente su forma y tamaño.
Hipótesis.
A) Hipótesis sobre pequeños desplazamientos.
Los desplazamientos que surgen en la estructura bajo la acción de fuerzas externas son muy pequeños, por lo que se descuidan en los cálculos.
B) Supuestos sobre deformabilidad lineal.
El desplazamiento en las estructuras es directamente proporcional a las cargas actuantes.
Método de sección. Tipos de cargas (deformaciones)
Método de sección.
Considere una carga cargada por fuerzas externas P1, P2, P3, P4. Apliquemos el método de la sección a la madera: la cortaremos con el plano L en 2 partes iguales, izquierda y derecha. Descartaremos el de la izquierda, dejaremos el de la derecha.
El lado derecho, el izquierdo, estará en equilibrio, porque en la sección transversal, surgirán factores de fuerza internos (IRF), que equilibran la parte izquierda y reemplazan las acciones de la parte descartada.
A) N - fuerza longitudinal
B) Qx - fuerza lateral
B) Qy - fuerza lateral
D) Mz - par
E) Mx - momento flector
E) Mi - momento de flexión.
Tipos de deformaciones (cargas)
A) Tensión, compresión: deformación en la que sólo actúa la fuerza longitudinal N en la sección transversal (resorte, acordeón de botón, auto-encendido);
B) Torsión: una deformación en la que solo el par Mz actúa en la sección (eje, rueda dentada, tuerca, torbellino);
C) Flexión: deformación en la que actúa un momento flector Mx o My en la sección (flexión de una viga, flexión de un balcón);
D) Cortante es una deformación en la que actúa una fuerza cortante Qx o Qy en la sección (cortante y colapso del remache).
Las deformaciones consideradas se consideran simples.
Vista dificil deformación.
Deformación en la que 2 o más factores de fuerza internos actúan simultáneamente en una sección (acciones conjuntas de flexión y torsión: un eje con una rueda dentada).
Conclusión: el método de secciones le permite determinar el VSP, el tipo de deformación. Para evaluar la resistencia de la estructura, se determina la intensidad de las fuerzas-tensiones internas.
Estres mecanico.
La tensión mecánica se denomina valor del factor de fuerza interna por área de sección transversal.
Deformación por tracción, compresión. VSF, voltaje.
Deformación por tracción, compresión.
Se trata de una deformación en la que surge una fuerza longitudinal N. Ejemplo (resorte, acordeón de botón, cable,).
Producción: Extensión- deformación, en la que la fuerza se dirige desde la sección, compresión - a sección transversal.
Voltajes en P-S:
Conclusión: en P-S, surgen tensiones normales, es decir al igual que la fuerza longitudinal N, son perpendiculares a la sección.
Cálculos de resistencia a tracción y compresión.
Hay 3 cálculos de fuerza:
A) Prueba de fuerza
B) Selección de sección
B) Determinación de la carga admisible
Conclusión: se necesitan cálculos de resistencia para predecir fallas.
Ley de Hooke en tensión, compresión.
E - Módulo de Young (o módulo elástico).
E.I. como voltaje.
El módulo de Young es diferente para cada material y se selecciona del material de referencia.
La tensión normal es directamente proporcional a la deformación longitudinal - ley de Hooke .
El módulo de Young caracteriza la rigidez del material en tensión-compresión.
Arruga. Cálculos de deformación.
Si el grosor de las piezas a conectar es pequeño y la carga que actúa sobre la conexión es grande, entonces surge una gran presión mutua entre la superficie de las piezas a conectar y las paredes del agujero.
Se denota - Sigma ver
Como resultado de esta presión, el remache, el perno, el tornillo ... se arrugan, la forma del orificio se deforma y la estanqueidad se rompe.
Cálculos de fuerza.
Rodaja. Cortar cálculos.
Si 2 hojas de espesor S están conectadas entre sí con remaches, un perno, se producirá un corte a lo largo de los planos perpendiculares a las líneas axiales de estas partes.
Cortar cálculos.
Torsión. Cambio puro. Ley de Hooke en torsión.
Torsión - deformación, en la que se produce un par Mz en la sección transversal de la pieza (eje, rueda dentada, tornillo sin fin).
La torsión se puede lograr con el corte puro de una tubería de pared delgada.
En las caras del elemento seleccionado a, b, c, d, surge el esfuerzo cortante τ (tau): esto es lo que caracteriza cambio puro .
Con un cortante puro entre los esfuerzos cortantes τ y el ángulo cortante γ (gamma), se establece una relación directa: Ley de torsión de Hooke : τ = G * γ
G - módulo de corte, caracteriza la rigidez de corte del material.
Medido - MPa.
2) G = E * E (módulo de Young)
Para el mismo material entre los módulos de corte G y el módulo de Young, existe dependencia (3).
El módulo de corte se determina a partir de la fórmula mediante cálculo, tomando los valores del material de referencia.
Esfuerzos torsionales. Distribución de esfuerzos cortantes en la sección.
Ws es el momento polar de resistencia a la sección.
Los esfuerzos cortantes se distribuyen en la sección de acuerdo con una ley lineal, tmax está en el contorno de la sección, t = 0 en el centro de la sección, todos los demás t entre ellos.
Ws: para las secciones más simples.
Cálculos de resistencia a la torsión.
Conclusión: los cálculos de resistencia a la torsión son necesarios para predecir fallas.
Cálculos de rigidez torsional.
Los ejes precisos se calculan por rigidez, por pérdida de precisión de resorte.
Ángulo de giro relativo.
Ambas cantidades se pueden medir en grados o radianes.
Curva. Tipos de curvas. Ejemplos de curvas.
curva - deformación a la que actúa el momento flector (Mx, My).
Ejemplos de : codo en la viga de construcción, escritorio, balcón.
Puntos de vista :
Curva recta
Curva oblicua
Clasificación de transmisión mecánica
- por el principio de transmisión de movimiento: transmisión por fricción y transmisión por engranajes; dentro de cada grupo hay transmisiones de contacto directo y transmisiones de comunicación flexible;
- por la posición relativa de los ejes: transmisiones con ejes paralelos (cilíndricos, transmisiones con ejes de intersección (bisel), transmisiones con ejes cruzados (helicoidal, cilíndrico con diente helicoidal, hipoide);
- por la naturaleza de la relación de transmisión: con desmultiplicación constante y desmultiplicación infinitamente variable (variadores).
Dependiendo de la relación de los parámetros de los ejes de entrada y salida, la transmisión se divide en:
-cajas de cambios(engranajes reductores): desde el eje de entrada hasta el eje de salida, reducen la velocidad de rotación y aumentan el par;
-multiplicadores(sobremarcha): desde el eje de entrada hasta la salida, aumente la velocidad y disminuya el par.
Transmisiones de fricción
Transmisión de fricción - transmisión mecánica, que sirve para transferir el movimiento de rotación (o para convertir el movimiento de rotación en movimiento de traslación) entre los ejes utilizando las fuerzas de fricción que surgen entre los rodillos, cilindros o conos montados en los ejes y presionados entre sí.
Las transmisiones por fricción se clasifican según los siguientes criterios:
1. Con cita previa:
Con una relación de transmisión no regulada (Fig. 9.1-9.3);
Con control continuo (suave) de la relación de transmisión (variadores).
2. Según la disposición mutua de los ejes de los ejes:
Cilíndrico o cónico con ejes paralelos (fig. 9.1, 9.2);
Cónico con ejes que se cruzan (Figura 9.3).
3. Dependiendo de las condiciones de trabajo:
Abrir (correr en seco);
Cerrado (trabajar en baño de aceite).
4. Por el principio de acción:
Irreversible (Figura 9.1-9.3);
Reversible.
Ventajas de los engranajes de fricción:
Sencillez de construcción y mantenimiento;
Movimiento suave y control de velocidad y funcionamiento silencioso;
Grandes capacidades cinemáticas (conversión de movimiento giratorio en movimiento de avance, cambio continuo de velocidad, posibilidad de retroceder en movimiento, encender y apagar el engranaje en movimiento sin detenerse);
Rotación uniforme, que es conveniente para los dispositivos;
Posibilidad de ajuste continuo de la relación de transmisión, además, en movimiento, sin detener la transmisión.
Desventajas de los engranajes de fricción:
Variación de la relación de transmisión debido al deslizamiento;
Potencia transmitida insignificante (transmisiones abiertas - hasta 10-20 kW; cerrado - hasta 200-300 kW);
Para engranajes abiertos, eficiencia relativamente baja;
Desgaste grande y desigual de los rodillos durante el deslizamiento;
La necesidad de utilizar soportes de eje de diseño especial con dispositivos de sujeción (esto hace que la transmisión sea engorrosa);
Para transmisiones de potencia abiertas, baja velocidad periférica (7 - 10 m / s);
Grandes cargas de carga aerodinámica en ejes y cojinetes, que aumentan su tamaño y hacen que la transmisión sea engorrosa. Esta desventaja limita la cantidad de energía transmitida;
Grandes pérdidas por fricción.
Solicitud.
Se utilizan en la ingeniería mecánica con relativa poca frecuencia, por ejemplo, en prensas de fricción, martillos, cabrestantes, equipos de perforación, etc. Estas transmisiones se utilizan principalmente en dispositivos donde se requiere un funcionamiento suave y silencioso (grabadoras, tocadiscos, velocímetros, etc.).
Transferencia de tornillo-tuerca
La transmisión tornillo-tuerca consta de : tornillo y tuerca, en contacto con superficies helicoidales La transmisión tornillo-tuerca está diseñada para convertir el movimiento de rotación en movimiento de traslación.
Hay dos tipos de engranajes de tornillo y tuerca.:
Transmisión de fricción deslizante o pares de tornillos de fricción deslizante;
Transmisión por fricción rodante o husillos de bolas. El elemento principal en la transmisión, por regla general, es el tornillo, el elemento impulsado es la tuerca. En los engranajes, el tornillo-tuerca rodante, en el tornillo y en la tuerca, se realizan ranuras helicoidales (roscas) de perfil semicircular, que sirven como pistas de rodadura para las bolas.
Dependiendo del propósito de la transmisión, los tornillos son:
- transporte, utilizado para crear grandes fuerzas axiales.
- corriendo, utilizado para movimientos en mecanismos de alimentación. Para reducir las pérdidas por fricción, se utilizan predominantemente roscas de arranque múltiple trapezoidales.
- instalación, utilizado para movimientos y ajustes precisos. Tienen hilos métricos. Para garantizar una transmisión sin juego, las tuercas se hacen dobles.
Ventajas principales:
1. la posibilidad de obtener una gran ganancia de fuerza;
2. alta precisión de movimiento y posibilidad de obtener movimientos lentos;
3. funcionamiento suave y silencioso;
4. gran capacidad de carga con pequeñas dimensiones totales;
5. simplicidad de diseño.
Desventajas del deslizamiento de tornillo-tuerca de engranaje:
1.Gran pérdida por fricción y baja eficiencia.
2. Dificultad de aplicación a altas velocidades.
Aplicación de engranaje de tornillo-tuerca
Las aplicaciones más típicas de la transmisión tornillo-tuerca son:
Levantamiento de cargas (gatos);
Carga en máquinas de prueba;
Implementación del proceso de trabajo en máquinas herramienta (procesos de tornillo);
Control del plumaje de la aeronave (flaps, brazos de dirección y altura, mecanismos de liberación de engranajes y cambios en el barrido del ala);
Mover los cuerpos de trabajo del robot;
Movimientos de división precisos (en mecanismos de medición y máquinas herramienta).
Transmisión de engranajes
Un mecanismo en el que dos eslabones móviles son ruedas dentadas que forman un par rotacional o traslacional con un eslabón fijo se denomina transmisión de engranajes ... La más pequeña de las ruedas de transmisión generalmente se llama engranaje, y la más grande es una rueda, un eslabón de engranaje que hace un movimiento rectilíneo se llama cremallera.
Clasificación:
- según la disposición mutua de los ejes de las ruedas: con ejes paralelos, con ejes de intersección con ejes cruzados) con transformación de movimiento
- por la ubicación de los dientes con respecto a las ruedas generadoras: de dientes rectos; helicoidal; chevron; con un diente circular;
- en la dirección de los dientes oblicuos son: derecha e izquierda.
- por diseño: abierto y cerrado;
- por el número de pasos: escenario único;
Engranajes helicoidales
Engranaje helicoidal (o engranaje de tornillo sin fin)- un mecanismo para transferir la rotación entre ejes mediante un tornillo y una rueda helicoidal asociada. El gusano y la rueda helicoidal, juntos forman un par cinemático engranaje-helicoidal superior, y con el tercer eslabón fijo, pares cinemáticos rotacionales inferiores.
Ventajas:
· Suavidad de trabajo;
· Ruido bajo;
· Autofrenante - con algunas relaciones de transmisión;
· Mayor precisión cinemática.
Desventajas:
· Mayores requisitos para la precisión del ensamblaje, la necesidad de un ajuste preciso;
· Con algunas relaciones de transmisión, la transmisión de la rotación solo es posible en una dirección: desde la hélice hasta la rueda. (puede considerarse una ventaja para algunos mecanismos).
Eficiencia relativamente baja (se recomienda utilizar a potencias inferiores a 100 kW)
· Grandes pérdidas por fricción con liberación de calor, necesidad de medidas especiales para intensificar la remoción de calor;
· Mayor tendencia al desgaste y a las convulsiones.
Gusanosse distinguen por las siguientes características:
Por la forma de la superficie generadora:
Cilíndrico
Globoide
En la dirección de la línea de bucle:
Por el número de inicios de hilo
Una sola pasada
Multidireccional
Por la forma de la superficie de la rosca del tornillo
Con perfil de Arquímedes
Con perfil enrevesado
Con perfil evolvente
Trapezoidal
Reductor
Reductor (mecánico)- un mecanismo que transmite y convierte el par, con una o más transmisiones mecánicas.
Principales características de la caja de cambios. -KPD, relación de transmisión, potencia transmitida, velocidades angulares máximas de los ejes, número de ejes impulsores y conducidos, tipo y número de engranajes y etapas.
En primer lugar, las cajas de cambios se clasifican según los tipos de transmisiones mecánicas. : cilíndrico, cónico, helicoidal, planetario, ondulado, espiroide y combinado.
Carcasas de caja de cambios : Las carcasas de caja de engranajes de fundición estandarizada se utilizan ampliamente en la producción en serie. Muy a menudo, en la industria pesada y la ingeniería mecánica, las carcasas se utilizan de hierro fundido, con menos frecuencia de aceros fundidos.
Clasificación de la caja de cambios
Transmisión por correa
Dispositivo y propósito
Correaje se refiere a transferencias enlace flexible de fricción y se puede utilizar para transferir movimiento entre ejes ubicados a una distancia considerable entre sí. Consta de dos poleas (delantera, impulsada) y una correa sin fin que las recubre, puesta con tensión. La polea motriz por las fuerzas de fricción que surgen en la superficie de contacto de la polea con la correa debido a su tensión, pone la correa en movimiento. La correa, a su vez, hace que la polea conducida gire.
Área de aplicación
Las transmisiones por correa se utilizan para impulsar unidades de motores eléctricos de baja y media potencia; para accionamiento de motores de baja potencia Combustión interna.
Transmisión de cadena
Transmisión de cadena - estas son transmisiones compromiso y comunicación flexible, compuesto por un piñón motriz e impulsado y una cadena que los rodea. La transmisión también incluye a menudo dispositivos de tensión y lubricación, protecciones.
Ventajas:
1. la posibilidad de utilizar en un rango significativo de distancias entre centros;
2. dimensiones más pequeñas que las de las transmisiones por correa;
3. sin deslizamiento;
4. alta eficiencia;
5. fuerzas relativamente pequeñas que actúan sobre los ejes;
6. la capacidad de transmitir movimiento a varios piñones;
7. Posibilidad de fácil sustitución de la cadena.
Desventajas:
1. la inevitabilidad del desgaste de las uniones de la cadena debido a la falta de condiciones para la fricción del fluido;
2. inconstancia de la velocidad de la cadena, especialmente con un pequeño número de dientes de las ruedas dentadas;
3. la necesidad de una instalación de ejes más precisa que la transmisión por correas trapezoidales;
4. la necesidad de lubricación y ajuste.
Cadenas con cita dividido en tres grupos:
1. carga: se utiliza para asegurar la carga;
2. tracción: se utiliza para mover mercancías en vehículos de transporte continuo (cintas transportadoras, ascensores, escaleras mecánicas, etc.);
3. Conducción: se utiliza para transmitir movimiento.
Solicitud: Las transmisiones se utilizan en máquinas agrícolas, de elevación y transporte, textiles y de impresión, motocicletas, bicicletas, automóviles, equipos de perforación petrolera.
Mecanismos
Mecanismo- la estructura interna de una máquina, dispositivo, aparato que los impulsa. Los mecanismos se utilizan para transmitir movimiento y convertir energía (caja de cambios, bomba, motor eléctrico).
El mecanismo consta de 3 grupos de enlaces:
1. Enlaces fijos - racks
2. Vínculos principales: movimiento de transferencias
3. Vínculos impulsados: percibir movimientos
Clasificación de mecanismos:
1. Mecanismos de palanca: mecanismo de manivela - manivela (movimientos de rotación), biela (calibración), deslizador (traslación).
Solicitud: Bombas de pistón, máquinas de vapor.
Ejes y ejes
En las máquinas modernas, el movimiento rotativo de piezas más utilizado. Menos común es el movimiento de traslación y su combinación con el de rotación (movimiento helicoidal). El movimiento de las partes de las máquinas que se mueven traslacionalmente es proporcionado por dispositivos especiales llamados guías. Para la implementación del movimiento de rotación, se utilizan piezas especiales - ejes y ejes, que con sus secciones especialmente adaptadas para este propósito - pasadores (picos) o talones – Descanse sobre dispositivos de soporte llamados cojinetes o cojinetes de empuje.
El eje se llama una pieza (generalmente de forma cilíndrica lisa o escalonada) diseñada para soportar poleas, ruedas dentadas, ruedas dentadas, rodillos, etc., instalados en ella y para transmitir el par.
Durante el funcionamiento, el eje experimenta flexión y torsión, y en algunos casos, además de flexión y torsión, los ejes pueden sufrir deformaciones por tracción (compresión). Algunos ejes no soportan partes giratorias y solo trabajan en torsión (ejes cardán de automóviles, rodillos de máquinas laminadoras, etc. .).
El eje se llama pieza diseñada únicamente para soportar las piezas instaladas en ella.
A diferencia del eje, el eje no transmite par y solo funciona para doblar. En las máquinas, los ejes pueden estar estacionarios o pueden girar con las partes asentadas sobre ellos (ejes móviles).
Lasificación de ejes y ejes
Con cita los ejes se subdividen en:
Transmisión- llevando solo varias partes de transmisiones mecánicas (ruedas dentadas, poleas de correa, piñones de cadena, acoplamientos, etc.),
Indígena que llevan los principales cuerpos de trabajo de las máquinas (rotores de motores eléctricos y turbinas, complejo de biela-pistón de motores de combustión interna y bombas de pistón) y, si es necesario, adicionalmente también partes de transmisiones mecánicas (husillos de máquinas herramienta, ejes de transmisión de transportadores, etc.). El eje principal de las máquinas herramienta con un movimiento rotatorio de una herramienta o producto se llama huso .
Según su forma geométrica, los ejes se dividen en: derecho; manivela flexible; telescópico; cardanes .
Se distinguen por el método de fabricación.: ejes macizos y partidos.
Por tipo de secciones transversales Las secciones del eje distinguen entre ejes macizos y huecos con sección transversal redonda y no redonda.
Aspectos
Soportando - Un conjunto que forma parte de un soporte o tope y soporta un eje, eje u otra estructura móvil con una rigidez determinada. Fija la posición en el espacio, proporciona rotación, movimiento rodante o lineal (para rodamientos lineales) con la menor resistencia, percibe y transfiere la carga de la unidad móvil a otras partes de la estructura.
Según el principio de funcionamiento, todos los rodamientos se pueden dividir en varios tipos:
· Rodamientos;
· Cojinetes lisos;
Cojinetes rodantes
Representa un ensamblaje listo para usar, cuyos elementos principales son cuerpos rodantes: bolas o rodillos instalados entre los anillos y mantenidos a una cierta distancia entre sí.
Ventajas:
1. Bajo costo debido a la producción en masa.
2. Bajas pérdidas por fricción y bajo calentamiento durante el funcionamiento.
3. Pequeñas dimensiones axiales.
4. Sencillez de diseño
Desventajas:
1. Grandes dimensiones radiales.
2. No hay conexiones desmontables.
Clasificación:
1. Por la forma de cuerpos rodantes: bola, rodillo.
2. Por sentido de acción: radial-empuje, empuje, empuje-radial.
3. Por el número de cuerpos rodantes: homogéneo, de dos hileras, de cuatro hileras.
4. Por las principales características de diseño: autoajustable, no autoajustable.
Aplicación: En ingeniería mecánica.
Cojinetes lisos
Cojinete liso: consta de una carcasa, inserciones y dispositivos de lubricación. En su forma más simple, son un casquillo (revestimiento) instalado en el bastidor de la máquina.
La lubricación es una de las principales condiciones para un funcionamiento confiable de los rodamientos y proporciona baja fricción, separación de las partes móviles, disipación de calor y protección contra influencias ambientales dañinas.
La grasa puede ser:
Clasificación:
Los cojinetes de deslizamiento se dividen en:
dependiendo de la forma del agujero del rodamiento:
en la dirección de la percepción de la carga:
por diseño:
por el número de válvulas de aceite:
donde sea posible regulación:
Dignidad
desventajas
Aplicación: Para bueyes de gran diámetro; coches de movimiento lento; Accesorios.
Acoplamiento- un dispositivo (parte de la máquina) diseñado para conectar los extremos de los ejes y las partes que se asientan libremente sobre ellos para transmitir el par. Se utilizan para conectar dos ejes ubicados en el mismo eje o en ángulo entre sí.
Clasificaciones de acoplamientos.
Por tipo de gestión
Controlado - acoplamiento, automático
· No administrado - operando permanentemente.
Conexiones no desmontables.
Conexiones soldadas
Conexión soldada- Conexión de una pieza realizada mediante soldadura.
La junta soldada incluye tres zonas características formadas durante la soldadura: la zona de soldadura, la zona de fusión y la zona afectada por el calor, así como una parte del metal adyacente a la zona afectada por el calor.
Zonas de unión soldadas: la más clara es la zona de metal base, la más oscura es la zona afectada por el calor, la zona más oscura en el centro es la zona de soldadura. Existe una zona de fusión entre la zona afectada por el calor y la zona de soldadura.
cordón de soldadura- una sección de una junta soldada formada como resultado de la cristalización de metal fundido o como resultado de la deformación plástica durante la soldadura a presión o una combinación de cristalización y deformación.
metal de soldadura- una aleación formada por base fundida y metal de soldadura o solo metal base refundido.
Metal base- el metal de las piezas soldadas a unir.
Zona de fusión- una zona de granos parcialmente fusionados en la interfaz entre el metal base y el metal de soldadura.
Zona afectada por el calor- una sección del metal base que no se ha fundido, cuya estructura y propiedades han cambiado como resultado del calentamiento durante la soldadura o el revestimiento.
Conexiones adhesivas.
Las juntas adhesivas se utilizan cada vez más en relación con la creación de adhesivos sintéticos de alta calidad. Las juntas encoladas por cizalla más utilizadas. Si es necesario obtener uniones especialmente fuertes, utilizo uniones combinadas: pegamento-tornillo, remachado con pegamento, soldado con pegamento.
Campos de aplicación de adhesivos.
Los mayores consumidores de materiales adhesivos son la industria de la madera, la construcción, industria de la luz, ingeniería mecánica, industria aeronáutica, construcción naval, etc.
Los adhesivos se utilizan en dispositivos de comunicación, señalización y suministro de energía.
Uniones combinadas: pegadas, pegadas, pegadas: mejoran significativamente especificaciones partes y mecanismos, proporcionan alta resistencia y, en algunos casos, estanqueidad de las estructuras.
Los adhesivos se utilizan en medicina para unir huesos, tejidos vivos y otros fines.
Conexiones desmontables.
Conexiones con llave
Las conexiones con chaveta se utilizan para asegurar piezas giratorias (engranajes, poleas, acoplamientos, etc.) al eje (o eje), así como para transmitir el par desde el eje al buje de la pieza o, a la inversa, desde el buje al Eje. se hace una ranura en el eje, en la que se coloca una llave, y luego se coloca una rueda en esta estructura, que también tiene un chavetero.
Dependiendo del propósito de la conexión con clave, hay claves de diferentes formas:
A) Llave paralela con extremo plano;
b) Llave paralela con extremo plano y orificios para tornillos de fijación;
c) Llave con extremo redondeado;
d) Llave con extremo redondeado y orificios para tornillos de fijación;
e) Clave de segmento;
f) Llave de cuña;
g) Llave con tope.
Juntas estriadas
Las juntas ranuradas se utilizan para conectar ejes y ruedas debido a las protuberancias en el eje y en los huecos en el orificio de la rueda.
Según el principio de funcionamiento, las juntas estriadas se asemejan a las juntas con chaveta, pero tienen una serie de ventajas:
· Mejor centrado de piezas en el eje;
· Transmitir más torque;
· Alta fiabilidad y durabilidad.
Hay tres tipos principales de articulaciones según el perfil de los dientes:
a) Dientes de lados rectos (número de dientes Z = 6, 8, 10, 12), GOST 1139-80;
b) Dientes involucrados (número de dientes Z = 12, 16 y más), GOST 6033-80;
c) Dientes triangulares (número de dientes Z = 24, 36 y más).
Las juntas estriadas se utilizan ampliamente en mecanismos en los que es necesario mover la rueda a lo largo del eje del eje, por ejemplo, en interruptores de velocidad de automóviles.
Las juntas ranuradas son confiables, pero no tecnológicamente avanzadas, por lo que su uso es limitado debido al alto costo de fabricación.
Conexiones roscadas
Una conexión roscada se denomina conexión desmontable. partes componentes productos que utilizan una pieza con hilo.
El hilo está representado por protuberancias y depresiones alternas en la superficie del cuerpo de revolución, ubicadas a lo largo de una línea helicoidal. El cuerpo de revolución puede ser un cilindro o agujero circular- roscas cilíndricas. A veces se utilizan hilos cónicos. El perfil de la rosca está de acuerdo con un estándar específico.
Tipos de conexiones roscadas
| Nombre | Imagen | Nota |
| Conexión atornillada |  | Se utiliza para sujetar piezas de pequeño espesor. Fácilmente reemplazable en caso de rotura de hilo. |
| Conexión de tornillo |  | El tornillo puede tener cualquier cabeza. El hilo se corta directamente en el cuerpo de la pieza. Desventaja: los hilos del cuerpo pueden dañarse, lo que conduce al reemplazo de todo el cuerpo. |
| Conexión de espárrago |  | El apriete se realiza con una tuerca. La horquilla se atornilla al cuerpo. Si se rompen las roscas del cuerpo, se corta una nueva rosca de mayor diámetro o, si esto no es posible, se reemplaza todo el cuerpo. |
| Conexión de espárrago |  | El apriete se realiza con dos tuercas. Fácilmente reemplazable en caso de rotura de hilo. |
Las principales formas constructivas de las cabezas de pernos y tornillos. 
a) Llave hexagonal para apretar llave inglesa; b) Cabeza redonda con ranura para apretar con un destornillador; c) Cabeza avellanada con ranura para apretar con destornillador.
Roscas de sujeción y sellado. Se utilizan en productos roscados destinados tanto a sujetar piezas como a crear estanqueidad. Estos incluyen roscas: tubería cilíndrica, tubería ahusada, pulgada ahusada, pulgada redonda.
Coloque tornillos y conexiones.
Los tornillos de fijación se utilizan para fijar la posición de las piezas y evitar que se muevan.
a) Con un extremo plano, se utiliza para fijar con un pequeño espesor de la pieza. b) Vástago cónico. c) Vástago escalonado.
Los vástagos escalonados y ahusados se utilizan para sujetar piezas perforadas previamente.
Un ejemplo de uso de un tornillo de fijación con un vástago cónico.
Pernos y conexiones para fines especiales.
| Pernos de cimentación. Elementos de fijación especiales realizados en forma de varilla roscada. Sirven principalmente para sujetar diversos equipos y estructuras de construccion... Se utilizan en lugares donde se requiere una fijación fuerte y confiable de estructuras en concreto, ladrillo, piedra u otra base. El perno se coloca en la base y se vierte con hormigón. |  |
| Perno de ojo (perno cargado): diseñado para sujetar y mover máquinas y piezas durante la instalación, el desarrollo, la carga, etc. |  |
| Gancho de perno cargado: diseñado para acoplar y mover varias cargas. |  |
Nueces.
En desmontable conexiones roscadas los pernos y espárragos se suministran con tuercas. Las tuercas de los orificios tienen la misma rosca que los pernos (tipo, diámetro, paso). Plomo roscado
1.4. Dependiendo de la duración de la carga, se debe distinguir entre cargas permanentes y temporales (a largo plazo, a corto plazo, especiales).
1.5. Las cargas que surgen durante la fabricación, el almacenamiento y el transporte de estructuras, así como durante la construcción de estructuras, deben tenerse en cuenta en los cálculos como cargas a corto plazo.
Las cargas que surgen en la etapa de operación de las estructuras deben tenerse en cuenta de acuerdo con las cláusulas 1.6-1.9.
a) el peso de las partes de las estructuras, incluido el peso de las estructuras de construcción de soporte y cerramiento;
b) peso y presión de los suelos (terraplenes, relleno), presión de la roca.
Las fuerzas de pretensado que quedan en la estructura o cimentación deben tenerse en cuenta en los cálculos como fuerzas de cargas permanentes.
a) el peso de tabiques temporales, salsas y zapatas para equipos;
b) el peso de los equipos estacionarios: máquinas herramienta, aparatos, motores, tanques, tuberías con accesorios, piezas de soporte y aislamiento, cintas transportadoras, máquinas elevadoras permanentes con sus cables y guías, así como el peso de los líquidos y sólidos que llenan el equipo ;
c) presión de gases, líquidos y sólidos a granel en tanques y tuberías, sobrepresión y enrarecimiento del aire que surge durante la ventilación de las minas;
d) cargas en pisos de materiales almacenados y equipos de estanterías en almacenes, refrigeradores, graneros, depósitos de libros, archivos y locales similares;
e) influencias tecnológicas de la temperatura de equipos estacionarios;
f) peso de la capa de agua sobre superficies planas llenas de agua;
g) peso de los depósitos de polvo industrial, si no se excluye su acumulación mediante las medidas adecuadas;
h) cargas de personas, animales, equipo en los pisos de edificios residenciales, públicos y agrícolas con valores estándar reducidos dados en la tabla. 3;
i) cargas verticales de puentes y puentes grúa con un valor estándar reducido, determinado multiplicando el valor estándar completo de la carga vertical de una grúa (ver cláusula 4.2) en cada tramo del edificio por un factor: 0.5 - para grupos de operación modos de grúas 4K-6K; 0.6 - para el grupo del modo operativo de las grúas 7K; 0,7 - para el grupo de modo de funcionamiento de grúas 8K. Se aceptan grupos de modos de funcionamiento de la grúa de acuerdo con GOST 25546 - 82;
j) cargas de nieve con un valor estándar reducido determinado multiplicando el valor estándar completo de acuerdo con las instrucciones de la cláusula 5.1 por un coeficiente: 0.3 - para la región de nieve III: 0.5 - para la región IV; 0,6 - para las regiones V y VI;
k) influencias climáticas de la temperatura con valores estándar reducidos determinados de acuerdo con las instrucciones de los párrafos. 8.2 - 8.6 proporcionado = 
=
=
=
=0,
=
= 0;
l) impactos provocados por deformaciones de la base, no acompañados de un cambio radical en la estructura del suelo, así como por el deshielo de los suelos permafrost;
m) impactos debidos a cambios de humedad, retracción y fluencia de materiales.
a) cargas de equipos que surgen en los modos de arranque, transitorio y de prueba, así como durante su reordenamiento o reemplazo;
b) el peso de las personas, materiales de reparación en las áreas de mantenimiento y reparación de equipos;
c) cargas de personas, animales, equipos en los pisos de edificios residenciales, públicos y agrícolas con valores estándar completos, excepto por las cargas especificadas en la cláusula 1.7, a, b, d, e;
d) cargas de equipos móviles de elevación y transporte (carretillas elevadoras, vehículos eléctricos, transelevadores, telecabinas, así como puentes y puentes grúa con valor estándar completo);
e) cargas de nieve con valor estándar completo;
f) influencias climáticas de la temperatura con valor estándar completo;
g) cargas de viento;
h) cargas de hielo.
a) efectos sísmicos;
b) efectos explosivos;
c) cargas provocadas por perturbaciones bruscas en el proceso tecnológico, mal funcionamiento temporal o avería del equipo;
d) impactos provocados por deformaciones de la base, acompañados de un cambio radical en la estructura del suelo (al remojar suelos de hundimiento) o su hundimiento en zonas de explotación minera y en karst.
Las acciones experimentadas por el soporte de un brazo doblado (ver Fig.42), una tabla de una carga (ver Fig.44), una varilla de perno cilíndrico al atornillar una tuerca con una llave (ver Fig.45), etc., son fuerzas externas o carga... Las fuerzas que surgen en los lugares donde se fija el soporte y se apoya la tabla se denominan reacciones.
Arroz. 42
Arroz. 44
Arroz. 45
Según el método de aplicación, las cargas se dividen en concentradas y distribuidas (Fig. 49).
Tipos y clasificación de cargas:
Cargas concentradas transmiten su acción a través de áreas muy pequeñas. Ejemplos de tales cargas son la presión de las ruedas de un vagón de ferrocarril sobre los rieles, la presión del polipasto en el monorraíl, etc.
Cargas distribuidas actuar en un área relativamente grande. Por ejemplo, el peso de la máquina se transmite a través de la cama a toda el área de contacto con la base.
Por la duración de la acción, se acostumbra distinguir entre cargas constantes y variables. Un ejemplo de carga constante es la presión de un cojinete liso, que soporta los ejes y ejes, y su propio peso sobre el soporte.
Carga variable principalmente se ven afectados los detalles de los mecanismos intermitentes. Uno de tales mecanismos es un tren de engranajes, en el que los dientes en la zona de contacto de pares de ruedas dentadas adyacentes experimentan una carga alterna.
Por la naturaleza de la acción las cargas pueden ser estático y dinámica... Las cargas estáticas permanecen casi sin cambios durante todo el tiempo de operación de la estructura (por ejemplo, la presión de las cerchas sobre los soportes).
Cargas dinámicas y durar poco tiempo. Su aparición está asociada en la mayoría de los casos a la presencia de aceleraciones y fuerzas de inercia significativas.
Las cargas dinámicas son experimentadas por partes de máquinas de impacto, como prensas, martillos, etc. Las partes de los mecanismos de manivela también experimentan cargas dinámicas significativas durante el funcionamiento debido a cambios en la magnitud y dirección de las velocidades, es decir, la presencia de aceleraciones.
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Visión general
Las principales tareas de la tecnología son garantizar la resistencia, rigidez y estabilidad de las estructuras de ingeniería, las piezas de las máquinas y los dispositivos.
La ciencia en la que se estudian los principios y métodos de cálculo de resistencia, rigidez y estabilidad se denomina resistencia de materiales .
Fuerza b es la capacidad de una estructura, dentro de ciertos límites, para percibir la acción de cargas externas sin destrucción.
Rigidez - esta es la capacidad de una estructura para percibir la acción de cargas externas dentro de ciertos límites sin cambiar las dimensiones geométricas (sin deformarse).
Sustentabilidad - la propiedad del sistema de restaurar independientemente su estado original después de haberle dado alguna desviación del estado de equilibrio.
Cada cálculo de ingeniería consta de tres etapas:
La resistencia de los materiales se basa en las leyes de la mecánica teórica (estática), los métodos de análisis matemático, la ciencia de los materiales.
Clasificación de cargas
Distinguir entre fuerzas y momentos externos e internos. Las fuerzas externas (cargas) son fuerzas activas y reacciones de conexión.
Por la naturaleza de la acción, las cargas se dividen en:
Clasificación de elementos estructurales
Núcleo (madera) - un cuerpo cuya longitud L excede sus dimensiones transversales by h. Eje de barra: una línea que conecta los centros de gravedad de secciones ubicadas sucesivamente. Una sección es un plano perpendicular al eje de la varilla.
Plato - un cuerpo plano, en el que la longitud ay la anchura b son mayores en comparación con el espesor h.
Cascarón - un cuerpo delimitado por dos superficies curvas estrechamente espaciadas. El grosor de la carcasa es pequeño en comparación con otros. dimensiones totales, los radios de curvatura de su superficie.
Cuerpo masivo (matriz): un cuerpo con todas las dimensiones del mismo orden.
Deformaciones de barra
Cuando los cuerpos son cargados por fuerzas externas, pueden cambiar su forma y tamaño. El cambio en la forma y el tamaño del cuerpo bajo la influencia de fuerzas externas se llama deformación .
Las deformaciones son:
Dependiendo de la naturaleza de las cargas externas, se distinguen los siguientes tipos de deformaciones:
Hay deformaciones más complejas que están formadas por una combinación de varias básicas.
Deformaciones lineales y están asociados al movimiento de puntos o secciones a lo largo de una línea recta (tensión, compresión).
Deformaciones angulares asociado con la rotación relativa de una sección con respecto a la otra (torsión).
Hipótesis y principios básicos
Hipótesis de continuidad material : el cuerpo, sólido y continuo antes de la deformación, permanece igual en el proceso de deformación.
Hipótesis de homogeneidad e isotropía : en cualquier punto del cuerpo y en cualquier dirección, las propiedades físicas y mecánicas del material se consideran iguales.
Hipótesis de pequeña deformación : en comparación con las dimensiones del cuerpo, las deformaciones son tan pequeñas que no cambian la posición de las fuerzas externas que actúan sobre el cuerpo.
Hipótesis de elasticidad ideal : dentro de los pequeños límites de deformación dados, todos los cuerpos son idealmente elásticos, es decir las deformaciones desaparecen por completo después de la terminación de las cargas.
Hipótesis de sección plana : la sección es plana antes de la deformación permanece plana después de la deformación.
La ley de Hooke y la hipótesis de pequeñas deformaciones permiten aplicar principio de superposición (principio de independencia o suma de fuerzas): las deformaciones del cuerpo provocadas por la acción de varias fuerzas son iguales a la suma de las deformaciones provocadas por cada fuerza.
Princip Saint-Venant a : estáticamente equivalente de un sistema de fuerzas que actúan sobre un pequeño, en comparación con dimensiones totales el cuerpo, su parte, a una distancia suficiente de esta parte, provoca las mismas deformaciones del cuerpo.
Principio de endurecimiento : el cuerpo en deformación se solidifica y se le pueden aplicar ecuaciones estáticas.
Fuerzas internas. Método de sección
Fuerzas internas - estas son las fuerzas de interacción mecánica entre partículas de material que surgen durante la deformación como reacción del material a una carga externa.
Para encontrar y determinar fuerzas internas, aplique método de sección (ROSE), que se reduce a las siguientes operaciones:
Como resultado de la sección transversal de la barra, los enlaces rotos entre las partes son reemplazados por fuerzas internas, que pueden reducirse al vector principal R y al momento principal M de las fuerzas internas. Al proyectarlos en los ejes de coordenadas, obtenemos:
N - fuerza longitudinal (axial),
Qy - fuerza transversal (cortante)
Qz - fuerza transversal (cortante)
Mx - par
Mi - momento de flexión
Mz - momento flector
Si se conocen las fuerzas externas, las seis componentes de las fuerzas internas se pueden encontrar a partir de las ecuaciones de equilibrio.
Voltaje
Esfuerzos normales, esfuerzos cortantes. Tensión total.
Determinación de la relación entre fuerzas externas, por un lado, y tensión y deformación, por otro, - la principal tarea de la resistencia de los materiales .
Estirar y apretar
El estiramiento o la compresión se encuentran a menudo en los elementos de maquinaria o estructuras (estiramiento del cable de la grúa al levantar una carga; biela del motor, biela del cilindro en máquinas de elevación y transporte).
Estirar o apretar - este es un caso de carga de una varilla, que se caracteriza por su alargamiento o acortamiento. El estiramiento o la compresión son causados por fuerzas que actúan a lo largo del eje de la barra.
Cuando se estira, la barra se alarga y sus dimensiones transversales disminuyen. El cambio en la longitud inicial de la barra se llama alargamiento absoluto cuando se estira o acortamiento absoluto cuando se comprime. La relación entre el alargamiento absoluto (acortamiento) y la longitud inicial de la varilla se llama alargamiento .
En este caso:
Todas las fibras de la varilla se alargan en la misma cantidad y sus alargamientos relativos son los mismos.
La diferencia entre las dimensiones transversales correspondientes después de la deformación y antes de que se llame deformación transversal absoluta .
La relación entre la deformación transversal absoluta y el tamaño inicial correspondiente se llama deformación lateral relativa .
Existe una relación entre deformaciones transversales y longitudinales. el coeficiente de Poisson - un valor adimensional dentro del rango 0 ... 0,5 (para acero 0,3).
En secciones transversales, voltajes normales Yo soy. La dependencia de las tensiones de las deformaciones está establecida por la ley de Hooke.
En la sección transversal de la barra, uno factor de fuerza interna - fuerza longitudinal N ... La fuerza longitudinal N es la resultante de las tensiones normales, que es numéricamente igual a la suma algebraica de todas las fuerzas externas que actúan sobre una de las partes de la barra cortada y se dirigen a lo largo de su eje.
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Un ejemplo de cálculo de un engranaje recto
Un ejemplo de cálculo de un engranaje recto. Se realizó la elección del material, el cálculo de las tensiones admisibles, el cálculo del contacto y la resistencia a la flexión.
Un ejemplo de cómo resolver el problema de doblar una viga.
En el ejemplo, se construyen diagramas de fuerzas cortantes y momentos flectores, se encuentra una sección peligrosa y se selecciona una viga en I. La tarea analizó la construcción de diagramas utilizando dependencias diferenciales, realizada análisis comparativo diferentes secciones transversales de la viga.
Un ejemplo de resolución del problema de la torsión del eje.
La tarea consiste en comprobar la resistencia de un eje de acero para un diámetro, material y tensiones admisibles determinados. Durante la solución, se trazan diagramas de pares, esfuerzos cortantes y ángulos de torsión. No se tiene en cuenta el peso muerto del eje.
Un ejemplo de resolución del problema de tensión-compresión de una barra.
La tarea consiste en comprobar la resistencia de una barra de acero con una tensión permisible determinada. En el curso de la solución, se trazan diagramas de fuerzas longitudinales, tensiones normales y desplazamientos. No se tiene en cuenta el peso propio de la barra.
Aplicación del teorema de conservación de energía cinética
Un ejemplo de resolución del problema sobre la aplicación del teorema de conservación. energía cinética sistema mecánico
Clasificación de resistencia a fuerzas externas (cargas)
Las fuerzas externas en resistencia a los materiales se dividen en activo y chorro(reacciones de enlace). Cargas Son fuerzas externas activas.
Por método de aplicación carga existen voluminoso(peso propio, fuerzas de inercia), actuando sobre cada elemento de volumen infinitesimal, y superficial. Cargas superficiales están divididos en cargas concentradas y cargas distribuidas.
Cargas distribuidas se caracterizan por la presión: la relación de la fuerza que actúa sobre un elemento de superficie a lo largo de la normal a él, al área de este elemento y se expresan en el Sistema Internacional de Unidades (SI) en pascales, megapascales (1 PA = 1 N / m2; 1 MPa = 106 Pa), etc. y en el sistema técnico, en kilogramos de fuerza por milímetro cuadrado, etc. (kgf / mm2, kgf / cm2).
En sopromat a menudo se considera cargas superficiales distribuidos a lo largo del miembro estructural. Dichas cargas se caracterizan por la intensidad, generalmente denotada por q y expresada en newtons por metro (N / m, kN / m) o en kilogramos de fuerza por metro (kgf / m, kgf / cm), etc.
Por la naturaleza del cambio a lo largo del tiempo, hay cargas estáticas- crecer lentamente desde cero hasta su valor final y posteriormente no cambiar; y cargas dinámicas provocando grandes fuerzas de inercia.
Supuestos de Sopromat Sopromat
Al construir una teoría de análisis de resistencia, rigidez y estabilidad, se realizan supuestos relacionados con las propiedades de los materiales y la deformación del cuerpo.
Considere primero supuestos relacionados con las propiedades del material:
supuesto 1: el material se considera homogéneo (sus propiedades físicas y mecánicas se consideran iguales en todos los puntos;
supuesto 2: el material llena completamente todo el volumen del cuerpo, sin vacíos (el cuerpo se considera un medio continuo). Este supuesto permite aplicar los métodos de cálculo diferencial e integral en el estudio del estado esfuerzo-deformación del cuerpo, que requieren la continuidad de la función en cada punto del volumen del cuerpo;
supuesto 3: el material es isotrópico, es decir, sus propiedades físicas y mecánicas en cada punto son las mismas en todas las direcciones. Materiales anisotrópicos: cuyas propiedades físicas y mecánicas cambian según la dirección (por ejemplo, madera);
supuesto 4: el material es perfectamente elástico (después de quitar la carga, todas las deformaciones desaparecen por completo).
Ahora echemos un vistazo a la principal supuestos de deformación corporal.
supuesto 1: las deformaciones se consideran pequeñas. De esta suposición se deduce que al componer las ecuaciones de equilibrio, así como al determinar las fuerzas internas, se puede ignorar la deformación del cuerpo. Esta suposición a veces se denomina principio de tamaños iniciales. Por ejemplo, considere una varilla incrustada con un extremo en una pared y cargada en el extremo libre por una fuerza concentrada (figura 1.1).
El momento en el sello, determinado a partir de la correspondiente ecuación de equilibrio por el método de la mecánica teórica, es igual a :. Sin embargo, la posición rectilínea de la barra no es su posición de equilibrio. Bajo la acción de la fuerza (P), la barra se doblará y el punto de aplicación de la carga se desplazará tanto vertical como horizontalmente. Si escribimos la ecuación de equilibrio de la barra para el estado deformado (doblado), entonces el momento verdadero que surge en el empotramiento será igual a: . Suponiendo que las deformaciones son pequeñas, asumimos que el desplazamiento (w) puede despreciarse en comparación con la longitud de la varilla (l), es decir, entonces . La suposición no es posible para todos los materiales.
supuesto 2: los desplazamientos de los puntos del cuerpo son proporcionales a las cargas que provocan estos desplazamientos (el cuerpo es linealmente deformable). Para estructuras linealmente deformables, el principio de independencia de la acción de fuerzas ( principio de superposición): el resultado de la acción de un grupo de fuerzas no depende de la secuencia de carga de la estructura por ellas y es igual a la suma de los resultados de la acción de cada una de estas fuerzas por separado. Este principio también se basa en el supuesto de que los procesos de carga y descarga son reversibles.
