Жесткость

Способность деталей сопротивляться изменению формы под действием нагрузки и сохранять деформацию в пределах нормы является одним из важных критериев работоспособности. Для некоторых конструкций расчеты на жесткость являются основными; их производят, исходя из заранее заданных перемещений. К таким деталям относятся, например, упругие чувствительные элементы приборов. Расчеты на жесткость обязательны при проектировании статически неопределимых конструкций, когда одних уравнений равновесия (механики) от изгибающих и крутящих моментов, нормальных и поперечных сил недостаточно. В этом случае дополнительными являются уравнения деформаций (сопромат).

Оценка жесткости важна при расчетах устойчивости деталей, нагруженных сжимающими силами (пружины и т. д.), при проектировании деталей в условиях действия динамических нагрузок. В расчетах на жесткость должны учитываться иногда как собственная жесткость детали (деформация основного объема материала детали), так и ее поверхностная прочность (деформация поверхностных слоев). Жесткость детали характеризуют коэффициентом жесткости k, представляющим собой отношение нагрузки (сила, момент силы, давление) к деформации (угловой или линейной), или обратной ему величиной — чувствительностью s = 1/k; k = F/δ = ЕА/l для стержня длиной l, площадью сечения А, с модулем упругости Е и удлинением δ; k = М/φ = GJ/l для вала диаметром d, углом закручивания φ, модулем сдвига G, моментом инерции J — пd4/32. Важнейшие конструктивные рекомендации, способствующие повышению контактной жесткости, в основном сводятся к следующим: повышение качества обработки контактирующих поверхностей; сборка соединений с предварительным натягом или с предварительной затяжкой; уменьшение числа стыков; введение масляного слоя между контактирующими поверхностями. Увеличение вязкости масла способствует повышению контактной жесткости.