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如何利用莫尔圆理论分析螺旋挡圈在轴向推力与径向离心力耦合作用下的复杂剪切屈服行为?

2026-06-16 常见问题
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标准回答

产品类型:螺旋挡圈

工程技术领域:沟槽匹配与抗推剪力

当螺旋挡圈在高速旋转系统(如涡轮增压器)中使用时,它同时承受轴向推力 $F_a$ 产生的剪应力 $\tau$ 和离心力产生的周向张应力 $\sigma_{\theta}$。根据莫尔圆理论,其主应力分别为 $\sigma_{1,2} = \frac{\sigma_{\theta}}{2} ± √{(\frac{\sigma_{\theta}}{2})^2 + \tau^2}$。当最大等效应力(遵循第四强度理论)超过材料屈服极限时,挡圈不仅会发生剪切破坏,还会因径向失稳导致脱槽。此时的剪切极限破坏不仅取决于截面积,还取决于转速 $N$。工程师需通过计算离心扩张量 $δ = \frac{ρ ω^2 R^3}{E}$ 确保挡圈在极限转速下仍能保留在沟槽内。若离心力使挡圈直径增大,其与槽侧壁的重叠量 $d$ 减小,会导致单位面积压力激增,诱发铝合金基体的局部溃屈。

关键控制指标参数:复合等效应力 $\sigma_{eq}$ / 离心脱出极限转速 $N_c$

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