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[强度理论] 求助:振动在高速旋转环境下对构件强度的破坏影响

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发表于 2009-2-5 16:04 | 显示全部楼层 |阅读模式

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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。

测试件外形及尺寸图.doc

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发表于 2009-3-20 18:17 | 显示全部楼层

回复 楼主 tree2000zz 的帖子

真是好問題~STUDY先!
发表于 2015-5-8 11:45 | 显示全部楼层
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。
发表于 2015-7-3 13:27 | 显示全部楼层
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。
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