2. СРЕЗ И КРУЧЕНИЕ

Напряжение сдвига - касательное напряжения, действующее в плоскости поперечного сечения от сил в этой же плоскости. Напряжение сдвига определяется через отношение силы среза к площади среза (МПа, кгс/см2, …).

Самое большое сдвиговое (касательное) напряжение наблюдается в наиболее удаленной заклепке от центра вращения пластины под действием силы. Напряжение сдвига в центральной заклепке практически отсутствует.

При кручении круглых цилиндров, нарисованный на поверхности цилиндра квадрат преобразуется в ромб. Абсолютные значения касательного напряжения на всех поверхностях ромба равны. Напряженное состояние, характеризующее чистый сдвиг эквивалентно двухосному напряженному состоянию при сжатии в одном направлении и растяжении в другом направлении. Растягивающие напряжения могут привести к хрупкому разрушению образцов под действием кручения. Рисунок показывает типичное разрушение цилиндрического образца из хрупкого материала.

Деформации при кручении характеризуются двумя углами: углом сдвига g и углом закручивания j. Угол сдвига не зависит от длины образца при действии постоянного крутящего момента. Угол закручивания зависит от длины образца. Например, чем длиннее образец тем больше угол закручивания.

В поперечном сечении без острого угла возникает касательное напряжение соответствущее однородному напряженому состоянию и более эффективному использованию материала. Жесткость зависит от полярного момента инерции J , который пропорционален r4. Например чем больше радиус r, тем больше жесткость. Однако жесткость тонкостенного образца с пропилом меньше чем жесткость замкнутого сечения.

Касательное напряжение при кручении - это срезывающее (сдвиговое) напряжение, возникающее в поперечном сечении вала. Его максимальное значение будет в волокнах близких к поверхности вала, а в центре оно равно нулю. Напряжение пропорционально приложенному крутящему моменту и расстоянию до волокон, где оно определяется, и обратно пропорционально полярному моменту инерции сечения. Для стержней с прямоугольным поперечным сечением максимальное значение напряжений будет наблюдаться в серединах больших сторон прямоугольника и будет равно нулю в ценре.

Максимальные касательные напряжения возникают на том вале, где будет максимальным крутящий момент. В редукторе этот момент будет на тихоходном выходном валу.