采2#膠帶機高速軸聯軸器的選用設計

駱啟亮　繆曉勇

摘 要：聯軸器是用來聯接不同機構的兩根軸，傳遞扭矩的機械零件。本文結合大紅山銅礦采2#膠帶運輸機高速軸聯軸器使用要求進行了選用設計，并對聯軸器進行了相應的強度校核。

關鍵詞：聯軸器；校核

1.前言

采2#膠帶運輸機傾角14°，全長1475米，原設計日輸送量10400噸。后來根據生產需要實施了改造，日輸送量由原來的10400噸提高到現在的13000噸。驅動組功率也由1200kW提高到了1350kW。部分驅動組件由于沒有得到相應的改造，生產中出現了不匹配現象。其中，高速軸聯軸器為齒式聯軸器，同軸度難以調整，生產過程中尼龍棒銷損壞頻繁，機組運行振動異常。

2.高速軸聯軸器設計選型

采2#膠帶運輸機采用變頻調速系統啟動，選用的電機和減速機分別為：電機型號Z4-355-32，功率為：450KW額定轉速為750r/min；減速機是由sew生產的型號為MRLSF120的減速機。根據公式：T=9550Pn=9550×450750=5730N?m 2.1工作情況系數的確定

由于變頻調速啟動，啟動過程為滿轉矩啟動，轉矩變化很小，聯軸器運用在膠帶運輸機的驅動組其工作情況系數K=1.5由《機械設計手冊》第4卷表29·1-1得。

所以該聯軸器的計算轉矩為： TC=KT=1.5×5730=7449N?m

一般都是以聯軸器所需傳遞的計算轉矩 小于所選用聯軸器的許用轉矩[T]為原則。

2.2 聯軸器選用類型的確定

由《機械設計手冊》第4卷表29·1-2常用聯軸器的性能比較選用采2#高速軸聯軸器的類型為彈性柱銷聯軸器，該類型的聯軸器結構簡單，制造容易，更換方便，柱銷較耐磨，但彈性差，補償兩軸相對位移量小，主要用于載荷較平穩，啟動頻繁，軸向竄動量較大，對緩沖要求不高的傳動軸系。

2.3聯軸器的結構

彈性柱銷聯軸器利用若干非金屬材料制成的柱銷置于兩半聯軸器凸緣上的孔中，以實現兩半聯軸器的聯接，圖1所示為GB5014-85HLL型彈性柱銷聯軸器。由于柱銷與柱銷孔為間隙配合，且柱銷富有彈性，因而獲得補償兩軸相對位移和緩沖的性能。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，其抗拉強度≥54N/mm2， 抗彎強度≥70N/mm2，抗壓強度≥60N/mm2，抗剪強度≥50N/mm2。彈性柱銷聯軸器結構簡單，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，尺寸穩定性差，導熱率低，使用時需注意環境的影響。彈性柱銷聯軸器的許用兩軸相對位移：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聯軸器孔和鍵槽形式及尺寸

聯軸器軸孔及其代號：根據國家標準GB3850-83規定聯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用較為廣泛。根據《機械設計手冊》第4卷圖29·1-1及聯軸節概述第5節聯軸器孔和鍵槽型式及尺寸選用聯軸器的孔型為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 電機端聯軸節軸孔和鍵槽的尺寸確定

根據電機軸的尺寸，由《機械設計手冊》第4卷表29·1-4圓柱形軸孔和鍵槽的尺寸表可得電機端聯軸器軸孔和鍵槽的尺寸為：d電機端=110H7（0+0.035）mm，L電=212mm，

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

2.4.2 減速機端聯軸節軸孔和鍵槽的尺寸確定

根據減速機軸的尺寸，由《機械設計手冊》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軸器軸孔和鍵槽的尺寸為：d減速機端=220H7（0+0.046）mm，L減速機端=234mm，A型鍵槽公稱尺寸為：b減速機端=50P9（-0.088-0.026）mm，t減速機端=231.40+0.3mm；

2.5聯軸器軸孔與軸伸的配合選用

根據《機械設計手冊》第4卷表29·1-6聯軸器圓柱形軸孔與軸伸的配合

由于電機軸和減速機軸d>50mm，所以選用的配合的代號為H7m6。

2.6聯軸器輪轂與軸的固定

聯軸器輪轂在軸上的軸向固定，對于圓柱形軸孔最常用的是軸肩和緊配合的過盈。由于采2#膠帶機高速軸聯軸器轉矩大，不易經常拆卸，選用軸肩和緊配合的過盈進行軸向固定。

2.7聯軸器的強度計算

2.7.1聯軸器的主要尺寸關系

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z=6～16

聯軸器的外徑 D=（1.2～1.4）D1mm

根據《機械設計手冊》第4卷表29.5-41 GB5014-85HLL型帶制動輪彈性柱銷聯軸器的主要尺寸和特性參數參考可得采2#高速軸聯軸器主要尺寸和特性參數為：

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z=6～16，取z=10

聯軸器的外徑 D=1.2～1.4D1mm=1.2～1.4×320=384～448mm，取D=4100mm

2.7.2柱銷強度校核

根據《機械設計手冊》第4卷29-160頁彈性柱銷聯軸器的強度計算可得：

（1）彈性聯軸器柱銷的剪切強度

τ=8TcπD1zd32≤τN/mm2

（2）彈性聯軸器柱銷的擠壓強度條件

σp=4TcD1zd3l≤σpN/mm2

以上式中

Tc——聯軸器的計算轉矩 N·mm

D1——柱銷中心分布圓直徑 mm

d3——柱銷直徑 mm

Z ——柱銷數

l ——柱銷長度 mm

[τ]——尼龍柱銷材料的許用切應力 N/mm2，可取[τ]=11N/mm2

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

將聯軸器有關尺寸帶入上述公式可得：

（3）彈性聯軸器柱銷的剪切強度

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

選用柱銷的剪切強度符合使用要求。

（4）彈性聯軸器柱銷的擠壓強度條件

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

選用柱銷的擠壓強度符合使用要求。

選用的彈性有關尺寸和結構見圖紙。

2.8聯軸器的材料

根據《機械設計手冊》第4卷表29.5-45可得：

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

2.9聯軸器的安裝與調整

為了保證聯軸器正常運轉，達到預定的工作性能和使用壽命，在安裝聯軸器時，必須進行適當的調整，以獲得聯軸器所聯兩軸具有較高的同軸度。即使是對具有補償性能的聯軸器，也應進行調整以減小兩軸相對位移量，控制在該聯軸器正常運轉所允許的范圍內。

3.總結

聯軸器是機械產品軸系傳動最常用的聯接部件。結合彈性聯軸器在實際中的運用，對采2#膠帶機高速軸聯軸器的結構、聯軸器孔和鍵槽形式及尺寸的確定、聯軸器軸孔與軸伸的配合的選用、聯軸器輪轂與軸的固定進行了重新選用設計以及該聯軸器的安裝與調整進行了系統的較為全面的闡述。解決了采2#膠帶機高速軸聯軸器安裝調整，尼龍棒銷易損壞，日常生產運行機組振動頻繁的難題。

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