(2)軸向不對中180°位置:當(dāng)圓環(huán)上的單元體旋轉(zhuǎn)到最左端時,也就是180°位置時,單元體的應(yīng)力如下圖所示
此時的受力情況仍然屬于二向應(yīng)力狀態(tài),只是分析的平面沿著跟著旋轉(zhuǎn)了90°,得出最大、最小主應(yīng)力為
此時主平面上的正應(yīng)力平面的角度有這種關(guān)系,即α2較α1逆時針旋轉(zhuǎn)了90°
(3)軸向不對中270°位置:當(dāng)圓環(huán)上的單元體旋轉(zhuǎn)到最下方時,也就是270°位置時,單元體的應(yīng)力如下圖所示
此時的受力情況仍然屬于二向應(yīng)力狀態(tài),只是分析的平面跟著旋轉(zhuǎn)了90°,
此時主平面上的正應(yīng)力平面的角度有這種關(guān)系,即α3較α2逆時針旋轉(zhuǎn)了90°
(4)軸向不對中360°位置:當(dāng)圓環(huán)上的單元體旋轉(zhuǎn)到最右端時,也就是360°位置時,單元體的應(yīng)力如下圖所示
此時的受力情況仍然屬于二向應(yīng)力狀態(tài),
只是分析的平面跟著再旋轉(zhuǎn)了90°,此時主平面上的正應(yīng)力平面的角度有這種關(guān)系,即α4較α3旋轉(zhuǎn)了90°
tg2α4=- (4-27)
由上面的分析可知,在軸向不對中時,聯(lián)軸器受到的最大應(yīng)力的大小始終不變,最大應(yīng)力方向隨著旋轉(zhuǎn)角度變化。
4.4 徑向不對中時的聯(lián)軸器的工作狀態(tài)
徑向不對中時,由于徑向的偏移,橡膠圓環(huán)左端面受到附加的向下的剪應(yīng)力,右端面受到附加的向上的剪應(yīng)力,并且在旋轉(zhuǎn)過程中,剪應(yīng)力τrad的大小和方向都不會隨著圓環(huán)的旋轉(zhuǎn)角度改變而改變;由橡膠圓環(huán)旋轉(zhuǎn)扭矩產(chǎn)生的剪應(yīng)力τrot,方向始終與其線速度方向相反,而線速度方向在旋轉(zhuǎn)一周的過程中不斷的變化,徑向不對中時的應(yīng)力情況應(yīng)該是τrad與τrot,的疊加。所以其受力情況比較復(fù)雜。同樣取徑向位移的方向為y軸,與徑向位移垂直的方向為x軸,建立坐標(biāo)系。分別取四個象限點的位置狀態(tài)作為研究重點,分別對單元體進行應(yīng)力分析。
(1)徑向不對中90°位置時,當(dāng)圓環(huán)上的單元體旋轉(zhuǎn)到最上方時,也就是90°位置時,這時由,單元體的應(yīng)力如下圖所示
此時的應(yīng)力屬于空間應(yīng)力狀態(tài)分析,變形體中任何一點處的應(yīng)力在不同方向的平面上有不同的值。所謂應(yīng)力狀態(tài)指的是任意一點處的應(yīng)力的大小和方向以及不同平面上應(yīng)力間的關(guān)系 。在主平面上,只有正應(yīng)力,而剪應(yīng)力分量等于零。主平面上的正應(yīng)力叫做主應(yīng)力。由代數(shù)理論可知,有以下方程
-I1+I2-I3=0 (4-28)
該方程有三個實根,分別為σ1,σ2,σ3,且有σ1≥σ2≥σ3,此三個應(yīng)力即為分別作用于三個相互垂直平面上的主應(yīng)力值,并且在此三個平面上無剪切應(yīng)力。當(dāng)坐標(biāo)變換時,雖然每個應(yīng)力分量都隨之改變,但是有些量是不變的,Il,I2,I3分別為第一,第二,第三應(yīng)力不變量。
σzx=τrod分別代入(4-29)(4-30)(4-31),得到具體的三個不變量的值
由式(4-35)可知,最大應(yīng)力平面剛好在垂直于正弦矢量相加的方向。
當(dāng)τrot=10MPa時,可以算出σmax=σ1=
(2)徑向不對中180°位置:當(dāng)圓環(huán)上的單元體旋轉(zhuǎn)到最左端時,也就是180°位置時,單元體的應(yīng)力如下圖所示
由圖示可知,此時單元體的受力其實是屬于純剪切狀態(tài),只是此時的剪切應(yīng)力為τrad與τrot的疊加。此時剪應(yīng)力τrad與τrot的方向相反。所在最大應(yīng)力有所抵消。
此時主平面上的正應(yīng)力平面的角度有這種關(guān)系:tg2α2=-∞,所有α2=-450或-1350
當(dāng)τrot=10MPa時,可以算出σmax=30-10=20MPa
(3)徑向不對中2700位置:當(dāng)圓環(huán)上的單元體旋轉(zhuǎn)到最下方時,也就是2700位置時,單元體的應(yīng)力如下圖所示
此時的受力由圖上可以看出,屬于空間應(yīng)力狀態(tài),其基本分析過程類似于徑向不對中900狀態(tài),現(xiàn)在將徑向不對中2700時的受力情況:σxx=0,σyy=0,σzz=0,τxy=-τrot,σyz=0,σzx=0,σzx=τrod分別代入式(4-29)(4-30)(4-31),得到
將上述主應(yīng)力的值代入就可以得知
由式(4-39)可知,最大應(yīng)力平面剛好在垂直于正弦矢量相加的方向。這與徑向不對中90°位置的情況有些相似。
當(dāng)τrot=10MPa時,可以算出σmax=σ1=
(4)徑向不對中360°位置:當(dāng)圓環(huán)上的單元體旋轉(zhuǎn)到最右端時,也就360°位置時,單元體的應(yīng)力如下圖所示
由圖示可知,此時單元體的受力其實是屬于純剪切狀態(tài),只是此時的剪切應(yīng)力為τrad與τrot的疊加。其分析過程與徑向不對中1800時的情況相似,只是這時τrad與τrot的方向相同,而在1800時方向相反,所以有
此時主平面上的正應(yīng)力平面的角度有這種關(guān)系:tg2α4=-∞,所以有α4-450或-1350
當(dāng)τrot=10MPa時,可以算出σmax=30+10=40MPa
從徑向不對中的情況可知,可以知道聯(lián)軸器的單元體即有三向工作應(yīng)力狀態(tài),又存在純剪切的工作狀態(tài),其最大工作應(yīng)力大小和方向都隨著橡膠圓環(huán)的改變而改變。,在旋轉(zhuǎn)一周的過程中,綜合考慮四個不同的位置時最大主應(yīng)力的大小,由于(τrot+τrad)>(τrot-τrad),所以可以知道最大的最大應(yīng)力為應(yīng)該是聯(lián)軸器360°位置時的最大主應(yīng)力,最大主應(yīng)力平面方向與y軸成450夾角。即3600位置為徑向不對中時的危險點。
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