Деформация сдвига

Деформация сдвига или среза вызывается действием двух равных и противоположно направленных сил, приложенных на малом расстоянии друг от друга в направлении, перпендикулярном к оси детали. Деформацию сдвига испытывают стержни заклепок, витки резьбы по внутреннему диаметру, шпонки, элементы стружки по плоскости скольжения в процессе резания.

Деформацию сдвига можно рассмотреть на следующем примере. Пусть на ведущем валу (рис. 150, а) при помощи призматической шпонки закреплен шкив, вращающийся в направлении, указанном стрелкой, который передает вращение на ведомый шкив, закрепленный на втором параллельном валу. Под действием усилий передачи на нижнюю часть шпонки со стороны вала действует сила P1, а к верхней части, входящей в ступицу шкива, приложена сила Эти силы равны и противоположно направлены.

В результате действия приложенных сил в сечении mn возникнут внутренние силы, сопротивляющиеся сдвигу одной части шпонки относительно другой. При увеличении действующих сил может произойти разрушение шпонки по сечению mn в виде среза (рис. 150, б). При сдвиге возникают касательные напряжения т, направленные в плоскости деформации:

где P — внешняя срезающая сила, F — площадь среза, тсд — напряжение сдвига.

В зависимости от величины касательных напряжений деформация среза может быть упругой, остаточной или может произойти разрушение.

При расчете на прочность деталей, подверженных деформации сдвига, необходимо, чтобы действительные касательные напряжения не превышали допустимые, т. е.

где [тсд] — допускаемые напряжения сдвига.

Допускаемые напряжения на сдвиг всегда меньше допускаемых напряжений на растяжение, и между ними ориентировочно существует зависимость:

- для пластичных материалов [тсд] = (0,55...0,7) [ор],

- для хрупких материалов [тсд] = (0,8...1,0)[ор].

Зная величину внешних сил, допускаемые напряжения на сдвиг или срез, можно определить площадь поперечного сечения детали, подверженной деформации сдвига:

Если действительные касательные напряжения превышают допустимые, может произойти разрушение в виде среза. Деформация сдвига или среза широко используется в металлообработке при резании металлов ножницами, пробивке отверстий в штампах. В этом случае допустимые напряжения на сдвиг должны быть меньшими, чем действительные. Под действием деформации среза происходит отделение металла от заготовки в виде сходящей стружки.