
книги из ГПНТБ / Куликов, С. Я. Сопротивление материалов учеб. пособие
.pdf
МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РСФСР
ВСЕСОЮЗНЫЙ ЗАОЧНЫЙ ИНСТИТУТ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Кафелра теоретической и технической механики
КУЛИКОВ с.я.
Утверждено в качестве учебною пособия методической комиссией
ВЗИПП
СОПРОТИВЛЕНИЕ
МАТЕРИАЛОВ
Москва -1973
Гос. г л
р
ЧИТА,. . ОГО ЯЛЛА
ОТ АВТОРА
Дальнейшее развитие пищевого машиностроения требуе подготовки квалифицированных специалистов, которые могли на основе теории о деформировании материалов, научно-об нованно рассчитывать и проектировать машины и аппараты вой промышленности.
Предлагаемый курс "Сопротивление материалов" написа в соответствии с программой, утвержденной Министерством шего и среднего специального образования СССР для немаш строительных вузов.
В существующих курсах "Сопротивление материалов" ра сматриваются вопросы, связанные в основном с изучением дения металлов под действием различных нагрузок.
Практика использования пищевых машин в производст ных условиях, научно-исследовательские работы, проводимые Московском технологическом институте пищевой промышленнос Московском технологическом институте мясо-молочной промыш ленности. Всесоюзном заочном институте пищевой промышлен тии других учебных и научно-исследовательских институтах пищевой промышленности страны показызают, что при силовом прочностном расчетах пищевых машин следует учитывать вз действие рабочих органов с перерабатываемой массой, что ет возможность наилучшим образом выбрать траекторию дви ния и размеры рабочих органов, определить возникающие в усилия»
Указанные задачи не представляется возможным реши в сЛцей постановке в связи с тем, что деформирование пищ вых материалов в реальных условиях происходит при наличи процессов тепло- и ыассообмена, химических и биологических изменений продукта переработки. В связи с этим, для сов шенствования оборудования, создания высокопроизводительных
I
машин на новых принципах работы, когда практический оп эксплуатации существующее машин может быть применен огр ченно нужны специальные исследолалия, в частности, иссле вание физико-механических СБОЙСТЕ формуемого продукта. При этой полная характеристика физико-механических свойств фо муемого продукта получается в результате реологических и следований, данные которых используются не только з те логии различных производственных процессов, но и при си расчете узлов и механизмов пищевых машин.
Учитывая это, в отдельной главе настоящего учебно пособия излагаются основы реологии, методы и приборы, п меняемые при физико-i- саничееккх испытаниях пищевых прод тов, а /акже показаны вопросы практического использования данных реологических исследований.
В учебном пособия также приведены решения наиболе характерных здач применительно к машинам и аппаратам пи вой и рыбной промышленности.
Исходя из того, что использование в народном хоз ве международной системы единиц измерения (СИ) происходи параллельно с прежней системой 11KFCC, автором в первой приведены основные данные о международной системе едини соотношения между ними. Некоторые задачи решены с иепол з. анием обоих систем единиц измерения.
3 данном учебном пособии нумерация параграфов, сор таблиц, рисунков и примеров в каждой главе курса являе самостоятельной. Например, рис.6.1 указывает шестой рисуно первой главы и т.д.
Почти в каждой главе представлено подробное решен задач ив конце всех глав указаны контрольные вопросы, торые служат в качестве самопроверки пройденного матери ла.
2
Автор надеется, что данное учебное пособие окажетс полезный для изучающих курс "Сопротивление материалов", а также для инженерно-технических работников лицевой промыш ленности*
При написании книги учтены замечания кафедр сопрот ления материалов ряда институтов: Московского института х ческого машиностроения, Московского института народного хо зяйства им. Г.В. Плеханова и Всесоюзного оельокохозяйствено ного института заочного обучения.
Кроме того, учтены советы и замечания проф. д.т.н. Н.П. Лопухова, проф. Н.А. Предтеченокого, проф. В.М. Чупахина и доцентов[Д.Д. Невокого}, В.Н. Бокова.к.т.н. Ю.К. Беры
Автор пользуется случаем выразить им овою глубокую благодарнооть.
К7ЛИК0В С.Я,
ГЛАВА I
§ I . I . Основные понятия и задачи науки о сопротивлении материалов
При проектировании машин и сооружений инвенеру пр ходиться встречаться со сложной конфигурацией некоторых лов и деталей,имеюпдах форму бруса,оболочки,пластинки и т.
Брус ( или стержень ) - тело, поперечные размеры торого малы по сравнению с длиной ( рис. I . I . a ) .
Ось бруса - линия, соединяющая центры тязести всех его поперечны сечений. 3 зависимости от формы оси брус монет бить прямолинейным или криволинейным.
Он мо?"?т иметь постоянное или переменное сечение вдоль оси.
Оболочка - тело, которое ограничено двумя криволин ными поверхностями, расстояние меяду которыми мало по с нению с двумя её другими размерами ( рис. I . I . 6)
Срединная поверхность оболочки представляет собой геометричес кое место точек, разноудаленных от обеих поверхностей её. Оболочка, у которой срединная поверхность является плоскостью, то такую оболочку называют пластинкой ( рис. I . I . в )
Рис. I.I.B
Элемент конструкции, у которого вое три размера ляются величинами одного порядка называется массивным те ( рис. I . I . г )
Рис. I . I . г
Горизонтальный ( или наклонный ) брус, работающий н изгиб называется балкой. Брус, работающий на кручение н вается валом.
В курсе "Сопротивление материалов" расчет конструк ций при действии на них реальных внешних нагрузок осу ляется с использованием расчетных схем. Существующая кон рукция, освобожденная от второстепенных особенностей, нос название расчетной схемы. В этом случае при составлени расчетной схемы конструкции устанавливают основные особен ности её, необходимые для расчета, отбрасывая при этом щественные особенности, которые не влияют на работу кон ции в целом.
Так, например, при расчете на прочность стального
троса подъемного крана |
( рис. 2.1. а) прежде всего учитыв |
а) |
вес поднимаемого груза и ускоре |
ние, с которым.он дзикется. При |
|
|
этом считают возможным отбросить |
|
такие несущественные факторы, как |
|
силы бараметрическогс давления на |
|
разных высотах, изменение темпе |
|
ратуры на этих высотах и т.д. |
5
В этом случав подъемный крюк и вес поднимаемого им гру можно рассматривать как жесткое целое и действие их на трос, сводится к оиле, приложенной на конце троса (рис*
2.1. б) |
|
ft) |
При составлении расчетных схем примв- |
|
няются упрощения и в системе сил, |
|
приложенных к небольшим площадкам |
|
поверхности элемента конструкции. |
|
Здесь вводится понятие сосредоточен |
|
ной силы. |
|
Этот термин применяется только в рас |
|
четной схеме, так как передача уси |
|
лий в точке в реальных конструкциях |
Рис. 2.1 б |
невозможна. |
С этой целью рассмотрим брус ( рис. 3.1. а ) ,
Рис. 3.1 а несущий тележку крана с грузом, где брус условно замен
его ось» с опорами, а через Pj и Р2 обозначены сосредото ченные силы, которые выражают усилия, передающиеся на бр колесами тележки. Они будут являться внешними нагрузками на брус ( если не учитывать собственный вес бруса рис.
6
Pi |
Рг |
|
Рис. 3.1. б Такое упрощение является закономерным, ТРК как размеры
площадки, по которой передается действие нагрузки на б малы по сравнению с длиной бруса. Но при этом учитыва фактические размеры поперечных сечений бруса и свойства материала, из которого он изготовлен.
Кроме того, при составлении этих схем вводятся и другие упрощения, касающиеся геометрии реальной конструк ции. Эти упрощения сводятся к приведению данной конструк ции к схеме бруса или пластины или к схеме оболочки.
Расчет колонн, балок перекрытия и т.д. производит таким образом, чтобы при действии заданных внешних наг зок была бы обеспечена их прочность, жесткость и усто вость* методы этих расчетов и излагав курс "Сопротивлен материалов".
Сопротивление материалов - наука о расчете элемен тов конструкции на прочность, жесткость и устойчивость.
Расчет на прочность - обеспечение наибольшей проч ности конструкции при наименьшем расходе материала.
Расчет на жесткость предусматривает определение т ких размеров конструкций, при которых перемещения не д ны превышать заданных весьма малых величия, допускаемых по условиям нормальной эксплуатации машин.
Расчет на устойчивость характеризуется тем, чтобы все элементы конструкции должны быть устойчивы, т.е. пр
7