采2#膠帶機(jī)高速軸聯(lián)軸器的選用設(shè)計(jì)

駱啟亮　繆曉勇

摘 要：聯(lián)軸器是用來聯(lián)接不同機(jī)構(gòu)的兩根軸，傳遞扭矩的機(jī)械零件。本文結(jié)合大紅山銅礦采2#膠帶運(yùn)輸機(jī)高速軸聯(lián)軸器使用要求進(jìn)行了選用設(shè)計(jì)，并對(duì)聯(lián)軸器進(jìn)行了相應(yīng)的強(qiáng)度校核。

關(guān)鍵詞：聯(lián)軸器；校核

1.前言

采2#膠帶運(yùn)輸機(jī)傾角14°，全長1475米，原設(shè)計(jì)日輸送量10400噸。后來根據(jù)生產(chǎn)需要實(shí)施了改造，日輸送量由原來的10400噸提高到現(xiàn)在的13000噸。驅(qū)動(dòng)組功率也由1200kW提高到了1350kW。部分驅(qū)動(dòng)組件由于沒有得到相應(yīng)的改造，生產(chǎn)中出現(xiàn)了不匹配現(xiàn)象。其中，高速軸聯(lián)軸器為齒式聯(lián)軸器，同軸度難以調(diào)整，生產(chǎn)過程中尼龍棒銷損壞頻繁，機(jī)組運(yùn)行振動(dòng)異常。

2.高速軸聯(lián)軸器設(shè)計(jì)選型

采2#膠帶運(yùn)輸機(jī)采用變頻調(diào)速系統(tǒng)啟動(dòng)，選用的電機(jī)和減速機(jī)分別為：電機(jī)型號(hào)Z4-355-32，功率為：450KW額定轉(zhuǎn)速為750r/min；減速機(jī)是由sew生產(chǎn)的型號(hào)為MRLSF120的減速機(jī)。根據(jù)公式：T=9550Pn=9550×450750=5730N?m 2.1工作情況系數(shù)的確定

由于變頻調(diào)速啟動(dòng)，啟動(dòng)過程為滿轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)，轉(zhuǎn)矩變化很小，聯(lián)軸器運(yùn)用在膠帶運(yùn)輸機(jī)的驅(qū)動(dòng)組其工作情況系數(shù)K=1.5由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第4卷表29·1-1得。

所以該聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩為： TC=KT=1.5×5730=7449N?m

一般都是以聯(lián)軸器所需傳遞的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 小于所選用聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩[T]為原則。

2.2 聯(lián)軸器選用類型的確定

由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第4卷表29·1-2常用聯(lián)軸器的性能比較選用采2#高速軸聯(lián)軸器的類型為彈性柱銷聯(lián)軸器，該類型的聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，更換方便，柱銷較耐磨，但彈性差，補(bǔ)償兩軸相對(duì)位移量小，主要用于載荷較平穩(wěn)，啟動(dòng)頻繁，軸向竄動(dòng)量較大，對(duì)緩沖要求不高的傳動(dòng)軸系。

2.3聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)

彈性柱銷聯(lián)軸器利用若干非金屬材料制成的柱銷置于兩半聯(lián)軸器凸緣上的孔中，以實(shí)現(xiàn)兩半聯(lián)軸器的聯(lián)接，圖1所示為GB5014-85HLL型彈性柱銷聯(lián)軸器。由于柱銷與柱銷孔為間隙配合，且柱銷富有彈性，因而獲得補(bǔ)償兩軸相對(duì)位移和緩沖的性能。為了改善柱銷與柱銷孔的接觸條件和補(bǔ)償性能，柱銷的一端制成鼓形。

柱銷的材料目前主要用MC尼龍6制成，其抗拉強(qiáng)度≥54N/mm2， 抗彎強(qiáng)度≥70N/mm2，抗壓強(qiáng)度≥60N/mm2，抗剪強(qiáng)度≥50N/mm2。彈性柱銷聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，裝拆更換方便，不需要潤滑，并有較好的耐磨性。但尼龍易吸潮變形，尺寸穩(wěn)定性差，導(dǎo)熱率低，使用時(shí)需注意環(huán)境的影響。彈性柱銷聯(lián)軸器的許用兩軸相對(duì)位移：徑向位移?Y=0.15～0.25mm，軸向位移?X=0.5～3mm，角位移?α=0°30'

2.4聯(lián)軸器孔和鍵槽形式及尺寸

聯(lián)軸器軸孔及其代號(hào)：根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB3850-83規(guī)定聯(lián)軸器軸孔分長圓柱形軸孔-Y型等。其中以圓柱形軸孔型式的應(yīng)用較為廣泛。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第4卷圖29·1-1及聯(lián)軸節(jié)概述第5節(jié)聯(lián)軸器孔和鍵槽型式及尺寸選用聯(lián)軸器的孔型為Y型長圓柱形軸孔，軸與孔之間的配合選用過渡配合。

2.4.1 電機(jī)端聯(lián)軸節(jié)軸孔和鍵槽的尺寸確定

根據(jù)電機(jī)軸的尺寸，由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第4卷表29·1-4圓柱形軸孔和鍵槽的尺寸表可得電機(jī)端聯(lián)軸器軸孔和鍵槽的尺寸為：d電機(jī)端=110H7（0+0.035）mm，L電=212mm，

A型鍵槽公稱尺寸為：b電機(jī)端=28P9（-0.074-0.022）mm，t電機(jī)端=1160+0.2mm；

2.4.2 減速機(jī)端聯(lián)軸節(jié)軸孔和鍵槽的尺寸確定

根據(jù)減速機(jī)軸的尺寸，由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第4卷表29·1-4圓柱形軸孔和鍵槽的尺寸表可得減速器端聯(lián)軸器軸孔和鍵槽的尺寸為：d減速機(jī)端=220H7（0+0.046）mm，L減速機(jī)端=234mm，A型鍵槽公稱尺寸為：b減速機(jī)端=50P9（-0.088-0.026）mm，t減速機(jī)端=231.40+0.3mm；

2.5聯(lián)軸器軸孔與軸伸的配合選用

根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第4卷表29·1-6聯(lián)軸器圓柱形軸孔與軸伸的配合

由于電機(jī)軸和減速機(jī)軸d>50mm，所以選用的配合的代號(hào)為H7m6。

2.6聯(lián)軸器輪轂與軸的固定

聯(lián)軸器輪轂在軸上的軸向固定，對(duì)于圓柱形軸孔最常用的是軸肩和緊配合的過盈。由于采2#膠帶機(jī)高速軸聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩大，不易經(jīng)常拆卸，選用軸肩和緊配合的過盈進(jìn)行軸向固定。

2.7聯(lián)軸器的強(qiáng)度計(jì)算

2.7.1聯(lián)軸器的主要尺寸關(guān)系

柱銷中心分布圓直徑D1=（10～15）3Tcmm

柱銷直徑d3=（0.1～0.14）D1mm

柱銷長度l=2d3mm

柱銷數(shù)z=6～16

聯(lián)軸器的外徑 D=（1.2～1.4）D1mm

根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第4卷表29.5-41 GB5014-85HLL型帶制動(dòng)輪彈性柱銷聯(lián)軸器的主要尺寸和特性參數(shù)參考可得采2#高速軸聯(lián)軸器主要尺寸和特性參數(shù)為：

柱銷中心分布圓直徑D1≥（10～15）37449mm=15×19.52=292.8mm，取D1=320mm

柱銷直徑d3≥0.1～0.14D1mm=0.1～0.14×320=44.8mm，取d3=50mm

柱銷長度l=2d3mm=2×50=100mm，取l=130mm

柱銷數(shù)z=6～16，取z=10

聯(lián)軸器的外徑 D=1.2～1.4D1mm=1.2～1.4×320=384～448mm，取D=4100mm

2.7.2柱銷強(qiáng)度校核

根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第4卷29-160頁彈性柱銷聯(lián)軸器的強(qiáng)度計(jì)算可得：

（1）彈性聯(lián)軸器柱銷的剪切強(qiáng)度

τ=8TcπD1zd32≤τN/mm2

（2）彈性聯(lián)軸器柱銷的擠壓強(qiáng)度條件

σp=4TcD1zd3l≤σpN/mm2

以上式中

Tc——聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 N·mm

D1——柱銷中心分布圓直徑 mm

d3——柱銷直徑 mm

Z ——柱銷數(shù)

l ——柱銷長度 mm

[τ]——尼龍柱銷材料的許用切應(yīng)力 N/mm2，可取[τ]=11N/mm2

[σp]——尼龍柱銷材料的許用擠壓應(yīng)力 N/mm2，可取σp=8～11N/mm2

將聯(lián)軸器有關(guān)尺寸帶入上述公式可得：

（3）彈性聯(lián)軸器柱銷的剪切強(qiáng)度

τ=8TcπD1zd32=8×74493.14×320×10×502=2.37<10N/mm2

選用柱銷的剪切強(qiáng)度符合使用要求。

（4）彈性聯(lián)軸器柱銷的擠壓強(qiáng)度條件

σp=4TcD1zd3l=4×7449320×10×50×130=1.4325<8N/mm2

選用柱銷的擠壓強(qiáng)度符合使用要求。

選用的彈性有關(guān)尺寸和結(jié)構(gòu)見圖紙。

2.8聯(lián)軸器的材料

根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第4卷表29.5-45可得：

半聯(lián)軸器為ZG310-570，制動(dòng)輪為鑄鋼ZG270-500、表面淬火，柱銷為MC尼龍6，其抗拉強(qiáng)度≥54 N/mm2，抗彎曲強(qiáng)度為≥70 N/mm2，抗擠壓強(qiáng)度為≥60 N/mm2，抗剪切強(qiáng)度為≥10 N/mm2.

2.9聯(lián)軸器的安裝與調(diào)整

為了保證聯(lián)軸器正常運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到預(yù)定的工作性能和使用壽命，在安裝聯(lián)軸器時(shí)，必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以獲得聯(lián)軸器所聯(lián)兩軸具有較高的同軸度。即使是對(duì)具有補(bǔ)償性能的聯(lián)軸器，也應(yīng)進(jìn)行調(diào)整以減小兩軸相對(duì)位移量，控制在該聯(lián)軸器正常運(yùn)轉(zhuǎn)所允許的范圍內(nèi)。

3.總結(jié)

聯(lián)軸器是機(jī)械產(chǎn)品軸系傳動(dòng)最常用的聯(lián)接部件。結(jié)合彈性聯(lián)軸器在實(shí)際中的運(yùn)用，對(duì)采2#膠帶機(jī)高速軸聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)、聯(lián)軸器孔和鍵槽形式及尺寸的確定、聯(lián)軸器軸孔與軸伸的配合的選用、聯(lián)軸器輪轂與軸的固定進(jìn)行了重新選用設(shè)計(jì)以及該聯(lián)軸器的安裝與調(diào)整進(jìn)行了系統(tǒng)的較為全面的闡述。解決了采2#膠帶機(jī)高速軸聯(lián)軸器安裝調(diào)整，尼龍棒銷易損壞，日常生產(chǎn)運(yùn)行機(jī)組振動(dòng)頻繁的難題。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋偉，盛堅(jiān).一種簡(jiǎn)易的彈性聯(lián)軸器 [J].一重技術(shù)，2005年01期：19-21

[2]王夢(mèng)熊.聯(lián)軸器技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)（下） [J].機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，1993年03期： 11-13

[3]段穎輝.新型精密彈性聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工程師，2004年02期：58-59

[4]王汝漢.新型彈性聯(lián)軸器 [J].機(jī)械設(shè)計(jì)，1985年01期：72-73

[5]謝華銀，高頂云，林中柏，陳進(jìn).彈性聯(lián)軸器動(dòng)態(tài)特性的試驗(yàn)研究 [J]；傳動(dòng)技術(shù)，1996年03期：21-29

[6]陳明鏡.膜片式彈性聯(lián)軸器 [J].電機(jī)與控制應(yīng)用， 1990年04期：51

[7]徐文龍.泵用聯(lián)軸器的改進(jìn) [J].排灌機(jī)械，1988年04期：32

[8]郝渡江.一種新型高彈性聯(lián)軸器的研制 [J].電機(jī)與控制應(yīng)用，1988年01期：52+64

[9]宋偉，盛堅(jiān).簡(jiǎn)易彈性聯(lián)軸器 [J].現(xiàn)代零部件，2005年Z1期：138-139

[10]邱宣懷.機(jī)械設(shè)計(jì).高等教育出版社，1997