V型輥道輸送機十字軸萬向節(jié)的失效分析及改進

朱衛(wèi)波 朱濤

摘 要：本文針對V型輥道輸送機在使用過程中的十字軸萬向節(jié)聯(lián)軸器的失效問題進行分析，并提出了改進措施。此次改進不僅優(yōu)化了V型輥道輸送機的傳動系統(tǒng)，同時也為同類設備的設計開發(fā)提供了一定的借鑒和參考，避免類似的問題再次發(fā)生。

關鍵詞：V型輥道輸送機；十字軸萬向節(jié)；失效

中圖分類號：U463 文獻標志碼：A

0 引言

V型輥道輸送機是一種新型的專門用來輸送胎坯的輥筒輸送機。輸送機采用雙排輥筒，V型布置，使輥道形成V型截面，這樣可以避免胎胚在傳輸過程中，胎胚止口與輸送滾筒表面直接長時間接觸，導致胎胚嚴重變形。但是，這種新型輸送機在運行一段時間后，十字軸萬向節(jié)頻繁發(fā)生螺紋連接銷釘脫落、十字軸表面磨損的現(xiàn)象。

1 V型輥道輸送機的傳動系統(tǒng)簡介

該V型輥道輸送機采用單電機驅動，經(jīng)過蝸輪蝸桿減速機降速，然后由鏈條傳動將動力輸入到動力分配裝置，經(jīng)過動力分配裝置將動力轉化成雙側等功率輸出，再通過十字軸萬向節(jié)將動力傳遞給兩側的主動滾筒，主動滾筒另外一端安裝雙鏈輪，最后通過等距鏈條帶動其他滾筒連續(xù)運轉。傳動系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

2 十字軸萬向節(jié)的失效分析

2.1 十字軸萬向節(jié)的運動特性

2.1.1 萬向節(jié)運動特性分析

十字軸萬向聯(lián)軸器的結構原理如圖2所示，主動軸、從動軸上的萬向節(jié)叉 1、3 中間的十字軸2分別以鉸鏈連接，當兩軸有角位移時，萬向節(jié)叉1、3繞各自軸線回轉，而十字軸則做空間運動。

兩軸軸間角α不等于零時， 任一瞬時主動軸轉角Φ1與從動軸轉角Φ2，如圖3所示。在垂直主動軸1的平面上投影，主動軸叉上 A 點的軌跡為一實際大小的圓，從動軸叉上 B 點的軌跡為一橢圓。由于 OB垂直 OA，因此，當主動軸叉轉過角Φ1，在投影面上A0 點轉至 A′點，而 B0點轉至B1′點， O1′B1′與 0′A′仍保持垂直關系，即∠ B0O′B1′=Φ1。而從動軸叉上 B 點實際轉角Φ2，可將 OB1所在平面轉過角α使與 OA所在平面重合，此時 OB1成為 OB1″， B1″點所對中心角∠ B0O′B1″即為從動軸角Φ2，由幾何關系可得tanΦ2 = tanΦ1/cosα或 cosα=tanΦ1/tanΦ2 。

式中：

α—主、從動軸間的軸間角。

由圖3可得出主、從動軸之間的角速度關系式

由關系式中主、從動軸角速度比值和主動軸轉角的關系可得：

從動軸角速度最大值為：

從動軸角速度最小值為：ω2min=ω1·cosα

2.1.2 V型輥道輸送機的萬向節(jié)的輸入和輸出特性值

電機轉速：n0=1430rpm

減速機減速比：u0=6.8

鏈條傳動減速比：

（主動鏈輪齒數(shù)z1=14；從動鏈輪齒數(shù)z1=21）

主、從動軸的軸間角：α=25°

萬向節(jié)的輸入角速度：

萬向節(jié)的輸出角速度，其最大值為

其最小值為

ω2min=ω1·cosα=140.2×cos25=127.1rpm

2.2 輸送機中十字軸聯(lián)軸器的損壞原因

由上面的分析，可知單節(jié)十字軸聯(lián)軸器的從動軸在轉動過程中，主、從動軸的軸間角（α ≤ 45°）一定的情況下，角速度隨著主動軸的轉角Φ1的不斷增大而呈現(xiàn)出周期性變化。這樣就使聯(lián)軸器里的十字節(jié)銷軸受到交變力，最終導致十字銷軸的緊固螺釘經(jīng)常松動或脫落。

3 輥道輸送機的改進措施

由于單節(jié)十字軸聯(lián)軸器在傳動工程中，從動軸的角速度是不斷變化所造成的十字節(jié)銷軸脫落，可根據(jù)輸送機的實際情況，選擇一款小型的球籠式等速聯(lián)軸器，來替代不等速的十字節(jié)聯(lián)軸器，從而改善頻繁維修聯(lián)軸器這種狀況。

結語

在萬向節(jié)聯(lián)軸器的軸間角α不等于零的情況下，其從動軸具有不等速的運動特性，不僅速度周期性波動，傳遞的功率也損失一部分，且隨著軸間角的增大，角速度的波動也增大，傳遞的功率的損失也更多。在實際應用中，盡量避免使用單節(jié)十字軸萬向聯(lián)軸器，而選擇球籠式的等速聯(lián)軸器。

改進后的“V”型輥道輸送機，由于聯(lián)軸器的輸入和輸出角速度的等速性，“V”型排布的滾筒勻速轉動，輪胎胎坯在“V”型輥道中傳送更加的平穩(wěn)流暢，同時大大減少了聯(lián)軸器維修頻率，提高了生產(chǎn)效率，為輪胎胎坯的自動化輸送提供借鑒，有一定的參考價值。

參考文獻

[1]朱衛(wèi)波，馬福全.V型輥道輸送機設計及研究[J].制造業(yè)自動化，2018（2）：92-93，98.

[2]艾維，方開翔.十字軸萬向節(jié)串聯(lián)軸傳動特性研究[J].江蘇科技大學學報，2007（2）：71-74.