SiC ローラーでは、接触応力が曲げ応力よりも危険であるのはなぜですか?

高温ローラーオーブンのシステムではシリコンカービード (SiC) のロール折りたたみの負荷下での梁構造として分析されます

その結果多くのエンジニアはこう仮定します

折りたたみのストレスは,ロールの故障の主な原因です.

しかし現場での失敗はしばしば違う現実を明らかにします

多くの場合,裂け目が起因するのは,折りたたみの瞬間が最大である中心の跨度ではなく,以下のように:

ローラーエンド
支援接触地域
周辺地域
ローカルな積載点

これは重要な技術的な疑問を提起しています

なぜ最大屈曲領域ではなく接触領域から障害が始まるのか?

答えは次の2つの違いにあります

全球的な屈曲力
そして
局所的な接触ストレス

最初の仮定: 曲がりがロール障害を支配する

クラシックなビーム・メカニクスから

ロールは,単に支えられた梁のように振る舞う
最大の曲がり瞬間は,中心の近くで発生します
張力ストレスは外面に発生します

だから:

中央は最も危険な場所だと考えられています

この論理は部分的に正しいが,不完全だ.

なぜなら,実際のオーブンのシステムでは,

地元的な接触ストレスは整体的な屈曲ストレスよりもはるかに重要になります

現地観測

典型的な失敗パターンSSiCロールシステムその中には:

縁の切断
端面の裂け目
局所的な表面損傷
サポートゾーン付近のスパイラル着用
接触インターフェースで発生する裂け目

重要なこと

中央の幅は障害が始まっても始動しません

これは強く示しています:

局所的なストレスの濃度は裂け目の発生を制御します

接触のストレスは何ですか

接触ストレスは以下を意味します.

2つの表面が接触する場所で発生する高度な局所的なストレス

ローラーオーブンのシステムでは,接触は次の位置で起こります.

サポートホイール
スプリングサポートインターフェース
ローヤリング領域
シャフト接触領域

実際の接触面は小さいからです

地元の圧力は非常に高くなることがあります

陶器に関する接触ストレスが危険になる理由

柔らかい金属については:

局所的なストレスは,プラスチック変形によって再分配する可能性があります.

しかし陶器は違います

シリコンカービードは:

圧縮が強い
緊張が弱く
ストレス濃度に対して非常に敏感

これは次のことを意味します.

小さな局所的な緊張ピークでも裂け目が生じます

接触ストレスの対比屈曲ストレスの対比

折りたたみのストレスの特徴

折りたたみのストレスは:

広範囲に広がる
比較的予測可能
ローラーに沿って徐々に変化する

多くの場合:

ローラーは長期間中程度の屈曲ストレスを耐える.

接触ストレス特徴

接触ストレスは:

地域特有の
小規模な地域に集中
位置違いに非常に敏感
熱膨張の影響が強い

これは次のようになります

ストレスピーク
表面張力
局所的なマイクロクラック開始

破れやすいセラミクス:

局所的なストレスは分散したストレスのほうが危険です

ローラーエンドが最初に失敗する理由

実用的なオーブンのシステムでは:

支援地域は,次の組み合わせによる影響を受けます.

コンタクト・ロード
熱膨張制限
アライナメント偏差
熱グラディエント

これらの効果はローラー端の近くで重なり合っている.

結果として:

ローカルストレスの状態は単純なビームの曲線よりもはるかに深刻になります

これは理由です.

ローラー・クラークは,通常,中心のスパンではなく,支柱の近くから始まります.

熱膨張の役割

高温では:

SiCロールは熱的に膨張します

サポートシステムがこの拡張を制限する場合は:

接触するストレスが増える

これは,特に以下において一般的です.

硬い車輪支架システム
支柱構造が順番が悪い
過剰に制限された設備