应力集中现象,在弹性力学领域表现为物体内部应力局部升高,常见于形状突变区域,诸如缺口、孔洞、槽缝及刚性约束区域。此类集中应力可能导致疲劳裂纹的产生,甚至使脆性材料制成的部件在静载荷下发生断裂。应力集中处的峰值应力,即*大应力值,受物体几何形状、加载方式等多种因素影响。该峰值应力随距离峰值点的增加而迅速衰减。由于峰值应力常超过材料的屈服极限,引发应力重新分配,故实际峰值应力通常低于弹性力学理论计算值。
在电机产品中,轴的不同尺寸截面处易发生应力集中,成为整根轴的薄弱点。为缓解这一问题,通常在轴的截面突变处采用圆角过渡,以增强轴的整体性能。
对于承受交变弯曲和扭转应力的轴类部件,如台阶轴、曲轴等,其工作性能主要取决于其抵御交变应力引起的疲劳破坏的能力。安徽皖南电机实践中发现,疲劳破坏多发生在应力集中区域,即轴类部件的过渡沟角处。因此,在设计轴的结构时,常采取多种措施以降低应力集中,确保轴的疲劳强度。安徽皖南电机主要措施包括增大沟角处的过渡圆弧半径,一般规定圆角过渡圆弧半径应不小于轴直径的0.05倍。
为了减少和避免应力集中,工程实践中主要采取以下措施:
- 表面强化,如喷丸、滚压、氮化等处理,以提升材料表面的疲劳强度;
- 避免尖角,将尖角改为圆角,并适当增大过渡圆弧半径;
- 改善零件外形,采用流线型或双曲率型线;
- 孔边局部加强,如加强环或局部加厚;
- 适当选择开孔位置和方向,避开高应力区;
- 提高低应力区应力,减小零件低应力区厚度;
- 利用残余应力。
在设计环节,为减缓应力集中,应遵循以下原则:
- 采用圆角代替尖锐转角;
- 采用流线型过渡;
- 将圆孔改为椭圆孔。皖南电机价格表
在打孔时,应力控制方式包括:
- 选择应力低的部位打孔;
- 避免孔与母体发生干涉;
- 打长孔时,选择孔的长轴与基体的长边方向一致;
- 在孔的附近再增加孔;
- 在孔的上下两边挖去材料以降低刚度。