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蜗轮减速机使用过程中轴断裂的问题分析及解决

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蜗轮减速机使用过程中轴断裂的问题分析及解决

发布日期:2018-07-04 14:56 来源:/

蜗轮蜗杆减速机的安全系数计算由于电机轴的转动弯矩引起对称循环的弯应力,转矩引起脉动循环的剪应力。
减速机使用过程中,可能会突发轴断裂的情况,虽然这种情况比较少见,
电机轴受力分析已知:P=4kW,n=1440rmin,m=25,z=21.
电机轴传递的转矩:T=K9550Pn=21595504144057(Nm)
齿轮的圆周力:Ft=2Td=2T(mz)=(257)(2100025)=2171(N)
齿轮的径向力:Fr=Fttan=21710364=790(N)32求支反力
(1)在水平面内的支反力由z=0得RAz=Fr=790N
(2)在垂直平面内的支反力由y=0得RAy=Ft=2171N33
作弯矩和扭矩
(1)在水平平面的弯矩((c))MAz=Fra=790006=474(Nm)在垂直平面的弯矩((d))MAy=Fta=2171006=1303(Nm)在截面A的大合成弯矩MA=M2Az+M2Ay=4742+13032=139(Nm)
(2)作扭矩((e))T=56Nm34强度校核341确定危险截面据电机轴的结构尺寸及弯矩、扭矩,截面A处的弯矩大,属危险截面。 
  安全系数的计算由于电机轴的转动弯矩引起对称循环的弯应力,转矩引起脉动循环的剪应力。弯曲应力幅为:x=MAW=(139106)183=76106Pa=76MPa式中:W抗弯断面系数,W=18310-6m3。 
  由于是对称循环弯曲应力,故平均应力m=0.根据公式弯矩作用时的安全系数:S=-1<(K)x>+m=(270106)<18(1083)76106>+0=164式中:145钢弯曲对称循环应力时的疲劳极限,193%机床与液压1=270MPa;K正应力有效应力集中系数,查表得K=18;表面质量系数,查表得=1;尺寸系数,查表得=083. 
  解决问题的方法通过对蜗轮减速机轴进行疲劳强度安全系数校核,确定了电机轴在弯曲作用下的疲劳是电机轴产生疲劳断裂的主要因素,那么在现有的条件下,减低或消除蜗轮减速机电机轴所受的弯曲作用是解决电机轴断裂的关键所在,对此,在原齿轮传动装置没有大的变动、原电机的规格型号不加大的情况下,增加了一个中间传动箱,齿轮作用力产生的弯矩由中间传动箱中的传动轴承担,具体结构如所示,增加中间传动箱体后,电机轴不再承受弯曲作用,而承受扭曲作用产生的疲劳安全系数远远大于许用安全系数。故解决了减速机电机轴断裂问题。中间传动轴承担了原电机轴承受的弯曲作用,由于力臂矩为15+1+8=24(mm),约是原力臂矩a=60mm的一半,那么中间轴承受的弯矩是原电机轴承受弯矩的一半,中间轴承受弯矩作用时的疲劳安全系数为336左右,由此可见,增加中间传动箱后,传动轴承受弯扭复合作用下的疲劳安全系数是足够的,这一点也为后来的生产所验证。
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