求助：振动在高速旋转环境下对构件强度的破坏影响

tree2000zz

大家好！
    我们在做一个类似于高速离心机的设备，现在出现了一个比较严重的问题。已经对构件造成了破坏性的损害，目前正在找原因，还请各路专家、高手给与指导。
    我先描述一下，构件外形如附件示图。将该构件安装在电主轴上，靠下面的ISO30的椎柄定位。为了配合电主轴的安装，在椎柄的两侧开了两个安装孔，尺寸为16×10mm。构件里面是中空的，还要安装一个测试工装，在此就不表述了。底部的壁厚为10mm。该设备的设计转速最高为18000rpm，电主轴的最高转速可达20000rpm。然而在实验的过程中当转速达到12000rpm时该构件居然断裂了，在图中红圈圈示的部位。该构件是用40Cr加工出来的，并经过热处理。
    原因我们总结出两个，但究竟谁占的比重更大却分不清楚：
    1。由于偏心量过大，直接导致在高速下离心力太大，构件在结构上又存在缺陷（安装孔存在应力集中），致使超出了构件的强度极限，拉断构件。
    2。在高速旋转环境下，由于复杂的振动情况其受力逐步恶化，最终超过其所能承受的强度而断裂。
    以上两种情况是否还存在累计的过程？即偏心导致离心力加大，离心力加大又导致偏心的增大形成恶性循环。
    补充一点，电主轴的连接方式采用的是类似于浮动连接的安装方式：将电主轴通过橡胶垫于底座连接，没有限制其振动。设计初衷是想通过其自身的振动找到平衡位置，通过橡胶减震还可以减小对轴承的损害。
    不知道有没有朋友遇到过类似的问题，如果有兴趣大家可以一起讨论一下。期待各位的参与！欢迎在此讨论，也可以联系我本人，邮箱：zhaozhu@leadertech.com.cn，电话15801599934。

kent0625

真是好問題~STUDY先!

dollfish000

存在偏心，就有偏心产生的剪切力，同时电机的转矩，使得转轴的应力状态很复杂，这些应力的大小、应力之间的夹角是变化的，容易产生疲劳断裂。

dujunmin

1 离心力造成缺陷，可以按静力学的方法计算一下，至于局部的应力集中，考虑一个系数。
2 振动导致的破坏有两种模式，一是振动产生的惯性力太大，超过结构材料的强度极限，二是反复振动导致疲劳破坏。
具体问题需要具体分析。