滑块联轴器的非标设计及其计算机械制造机械理论及资料_机械制造-机械理论及资料.pdf

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1、摘要：在我厂生产的凿井绞车中，很大一部分联轴器是非标设计。本文简单介绍了十字滑块联轴器在设计中的校核重点，及其校核方 法。1.概述 连轴器分为十字联轴器、夹壳联轴器、万向联轴器、柱销联轴器、梅花联轴器、星形联轴器、弹性联轴器等，是机械产品中一种常用的 部件，用来连接两轴或轴和回转件。在整个传动过程中，联轴器起到传递扭矩、功率的作用，有些连 轴器还有补偿两轴相对位移和缓冲减振等功能，是现代化机械中不可 或缺的重要部件。随着工业和科学技术的发展，机械在现代工业中的应用不断扩 大，连轴器种类不断增加，其性能的要求也愈来愈高。为了提高机械 装置的效能和可靠性，保证机械的零部件，尤其是连轴器，具有高质

2、量是十分重要的。因此，尽管目前有不少系列化、标准化的连轴器，但由于机械种类繁多，且其载荷、转速、工作环境各不相同。故还需 要各种性能不同的连轴器，以适应不同的工况和使用要求。为此，不 断研制出新的连釉器，改进原有的连轴器是十分必要的。我厂 JZ 系列凿井绞车所使用的十字滑块联轴器其尺寸远大于标 准化联轴器，故深入研究十字滑块联轴器在非标设计中的相关计算，对我厂设计、生产具有重要意义。十字滑块联轴器又称滑块联轴器，由两个在端面上开有凹槽的半 联轴器和一个两面带有凸牙的中间盘组成。因凸牙可在凹槽中滑动，故可补偿安装及运转时两轴间的相对位移 十字滑块联轴器示意图 2.材料选择 这种联轴器零件的材料一

3、般选用 45#钢，工作表面需要进行热处 理，以提高其硬度。由于本例所涉联轴器为凿井绞车部件，具有载重 大，转矩大，经常启停等特点。并且矿山机械对安全性能要求较高，一般选取较大安全系数。所以，为增强使用寿命和安全性能，本设计 材料选取较 45#钢性能更好的 42CrMo。对于十字滑块联轴器，易损件为中间十字滑块，主要失效形式是 疲劳失效。研究材料的抗疲劳性能时，其主要参考依据为 S-N 曲线，此曲及其校核方法概述连轴器分为十字联轴器夹壳联轴器万向联轴器柱销联轴器梅花联轴器星形联轴器弹性联轴器等是机械产品中一种常用的部件用来连接两轴或轴和回转件在整个传动过程中联轴器起到传递扭矩功率的作用有些连轴器

4、现代工业中的应用不断扩大连轴器种不断增加其性能的要求也愈来愈高为了提高机械装置的效能和可靠性保证机械的零部件尤其是连轴器具有高质量是十分重要的因此尽管目前有不少系列化标准化的连轴器但由于机械种繁多且其载器改进原有的连轴器是十分必要的我厂系列凿井绞车所使用的十字滑块联轴器其尺寸远大于标准化联轴器故深入研究十字滑块联轴器在非标设计中的相关计算对我厂设计生产具有重要意义十字滑块联轴器又称滑块联轴器由两个在端线 为材料固有属性曲线，获得方法一般有实验法、三参数法、四点法、斜率法等方法。在这些方法中，一般来说 S-N曲线都与弹性模量，泊及其校核方法概述连轴器分为十字联轴器夹壳联轴器万向联轴器柱销联轴器梅

5、花联轴器星形联轴器弹性联轴器等是机械产品中一种常用的部件用来连接两轴或轴和回转件在整个传动过程中联轴器起到传递扭矩功率的作用有些连轴器现代工业中的应用不断扩大连轴器种不断增加其性能的要求也愈来愈高为了提高机械装置的效能和可靠性保证机械的零部件尤其是连轴器具有高质量是十分重要的因此尽管目前有不少系列化标准化的连轴器但由于机械种繁多且其载器改进原有的连轴器是十分必要的我厂系列凿井绞车所使用的十字滑块联轴器其尺寸远大于标准化联轴器故深入研究十字滑块联轴器在非标设计中的相关计算对我厂设计生产具有重要意义十字滑块联轴器又称滑块联轴器由两个在端松比以及材料抗拉极限（或屈服极限）有关 42CrMo 的屈服极

6、限（930）和抗拉极限（1080）都比 45#刚的屈 服极限（355）和抗拉极限（600）要高出许多，而 S-N曲线是一条近 似对数的曲线，这一提升的效果是非常显著的。42CrMo S-N 曲线（三参数插值法。）45#钢 S-N 曲线（三参数插值法）可以看出，更换材料后，材料的 S-N 曲线疲劳极限点提高了至少 及其校核方法概述连轴器分为十字联轴器夹壳联轴器万向联轴器柱销联轴器梅花联轴器星形联轴器弹性联轴器等是机械产品中一种常用的部件用来连接两轴或轴和回转件在整个传动过程中联轴器起到传递扭矩功率的作用有些连轴器现代工业中的应用不断扩大连轴器种不断增加其性能的要求也愈来愈高为了提高机械装置的效能

7、和可靠性保证机械的零部件尤其是连轴器具有高质量是十分重要的因此尽管目前有不少系列化标准化的连轴器但由于机械种繁多且其载器改进原有的连轴器是十分必要的我厂系列凿井绞车所使用的十字滑块联轴器其尺寸远大于标准化联轴器故深入研究十字滑块联轴器在非标设计中的相关计算对我厂设计生产具有重要意义十字滑块联轴器又称滑块联轴器由两个在端两个数量级，而且曲线更为平滑，这使得联轴器性能在疲劳寿命方面 得到极大改善。3.经验公式核算 对于标准十字滑块联轴器有如下经验公式：6MtjD p h(D3 d 3)式中：P计算参数，对一般 45#钢，P300即为合格 M tj 计算转矩(单位：kg cm)D十字滑块外径 d十字

8、滑块内径 h滑块有效接触长度 本例以 50 吨凿井绞车为例进行计算：滚筒直径：2500mm 钢丝绳直径：54mm 缠绕层数：10 层 则：力臂：2500/2+54X10=1790mm 拉力：50t=50000kg 力矩：17950000=8950000 主轴装置与中间轴之间传动比：155/19=8.158 相关传动效率：轴承：0.98 开式齿轮：0.95 解得计算力矩：1202456(kg cm)及其校核方法概述连轴器分为十字联轴器夹壳联轴器万向联轴器柱销联轴器梅花联轴器星形联轴器弹性联轴器等是机械产品中一种常用的部件用来连接两轴或轴和回转件在整个传动过程中联轴器起到传递扭矩功率的作用有些连轴

9、器现代工业中的应用不断扩大连轴器种不断增加其性能的要求也愈来愈高为了提高机械装置的效能和可靠性保证机械的零部件尤其是连轴器具有高质量是十分重要的因此尽管目前有不少系列化标准化的连轴器但由于机械种繁多且其载器改进原有的连轴器是十分必要的我厂系列凿井绞车所使用的十字滑块联轴器其尺寸远大于标准化联轴器故深入研究十字滑块联轴器在非标设计中的相关计算对我厂设计生产具有重要意义十字滑块联轴器又称滑块联轴器由两个在端代入：p 6M3 tj D3=266.3 h(D 3 d3)4.通过有限元法进行校核 强度分析：由于整个模型属于对称结构，为节约计算时间，选取 滑块一端进行计算，另一端固定。(结果如图)可以看到

10、，最大应力点在滑块根部，为 4.4Mpa，远小于 42CrMo 的屈服极限 930Mpa。疲劳寿命分析：绞车联轴器经常要承受反向载荷，甚至冲击载荷，对其进行疲劳分析是十分必要的 及其校核方法概述连轴器分为十字联轴器夹壳联轴器万向联轴器柱销联轴器梅花联轴器星形联轴器弹性联轴器等是机械产品中一种常用的部件用来连接两轴或轴和回转件在整个传动过程中联轴器起到传递扭矩功率的作用有些连轴器现代工业中的应用不断扩大连轴器种不断增加其性能的要求也愈来愈高为了提高机械装置的效能和可靠性保证机械的零部件尤其是连轴器具有高质量是十分重要的因此尽管目前有不少系列化标准化的连轴器但由于机械种繁多且其载器改进原有的连轴器

11、是十分必要的我厂系列凿井绞车所使用的十字滑块联轴器其尺寸远大于标准化联轴器故深入研究十字滑块联轴器在非标设计中的相关计算对我厂设计生产具有重要意义十字滑块联轴器又称滑块联轴器由两个在端由于本例疲劳破坏周期过大，通过软件得到最大寿命较为困难，故取 100 倍系数进行核算。校核结果：寿命最短处为 145万次，最大寿命溢出。由于 S-N 曲 线的对数特性，100 倍系数下的疲劳寿命是一个过于保守的数值，所 以实际应用中此联轴器理论寿命远高于 145 万次。结论：通过传统经验公式法以及有限元法进行分析，该设计疲劳 强度 完全符合使用要求，足以完成日常使用任务。及其校核方法概述连轴器分为十字联轴器夹壳联轴器万向联轴器柱销联轴器梅花联轴器星形联轴器弹性联轴器等是机械产品中一种常用的部件用来连接两轴或轴和回转件在整个传动过程中联轴器起到传递扭矩功率的作用有些连轴器现代工业中的应用不断扩大连轴器种不断增加其性能的要求也愈来愈高为了提高机械装置的效能和可靠性保证机械的零部件尤其是连轴器具有高质量是十分重要的因此尽管目前有不少系列化标准化的连轴器但由于机械种繁多且其载器改进原有的连轴器是十分必要的我厂系列凿井绞车所使用的十字滑块联轴器其尺寸远大于标准化联轴器故深入研究十字滑块联轴器在非标设计中的相关计算对我厂设计生产具有重要意义十字滑块联轴器又称滑块联轴器由两个在端