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螺旋挡圈在高速离心力与轴向交变载荷复合作用下,发生“弯曲断裂”的临界应力准则是什么?

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:交变振动与动态冲击

螺旋挡圈在高速旋转时受径向离心力 $F_c = m \cdot \omega^2 \cdot r$ 与轴向脉动载荷 $F_a(t)$ 耦合。其内部弯曲应力 $\sigma_b$ 分布极其复杂。根据弹性力学薄环理论,最大弯曲应力发生于截面内边缘:$$\sigma_{max} = \frac{6M}{b \cdot t^2} + \frac{E \cdot t}{2 \rho}$$ 其中 $M$ 为合力矩,$\rho$ 为曲率半径。在“交变振动与动态冲击”环境下,材料经历高周疲劳。发生“弯曲断裂”的临界条件遵循 Modified Goodman 准则:$$\frac{\sigma_a}{\sigma_e} + \frac{\sigma_m}{\sigma_u} = 1$$。由于多层螺旋挡圈存在层间约束,其实际有效应力需乘以修正系数 $\chi$(通常为 $0.85-0.92$)。若存在高频微动磨损导致的表面缺口,应力集中系数 $K_t$ 将显著降低挡圈的承载上限,必须通过喷丸强化提高残余压应力。

关键控制指标参数:疲劳极限应力 $\sigma_e$ / 应力集中系数 $K_t$

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