万向联轴器的选择和校核

万向联轴器的选择和校核6.2.1选择万向联轴器万向联轴器可以用于传递两轴不在同一轴线上、两轴线存在较大夹角的情况。它能实现两轴连续回转，可靠的传递转矩，结构较紧凑，传动效率很高。为保证传动精度及可靠性，减速器和轧辊之间用万向联轴器连接。十字轴式万向联轴器、滑块式万向联轴器为两种常用的万向联轴器。1、十字轴式万向联轴器的优点：（1）联轴器用滚针轴承，传动效率较高，传动效率可达98.7％~99％，摩擦系数小，。（2）由于滚动轴承的间隙较小，传动平稳，冲击和振动减小。（3）在回转半径相同时，可传动大扭矩。（4）耗油量少，可改善生产环境，维修保养费用减少。(5)在空行程时，十字轴万向联轴器可减低到30~40dB，比滑块万向联轴器低很多，满足低噪声要求。(6)联轴器寿命为2年左右，减少了更换设备的费用。2、计算转矩：十字轴万向联轴器应满足强度条件如下；nahncTKKKTKT（6.5）式中T——联轴器的理论转矩hK——轴承寿命系数，由[10]表41.4-25，hK=1.2K——联轴器轴间角系数，由[10]表41.4-26；K=1.4nK——联轴器转速系数，由[10]表41.4-24；nK=1.1aK——载荷性质系数，由[10]表41.4-9；aK=1cT——联轴器的计算转矩nT——联轴器的许用转矩nP9550T(6.6)P——电机的额定功率，——电机到减速器的输出轴的效率，η=0.850n——减速器输出轴的转速，6.1950980n由式（6.6得：错误!未找到引用源。由文献[10]表41.4-10选择十字轴万向联轴器型号为SWP250D型，其主要参数如下表，表6.2万向联轴器的参数型号回转直径公称转矩疲劳转矩轴间角伸缩量SWP250D2506331.51080考虑到联轴器中轴承易损，所以选择十字轴的轴承为剖分式，为方便更改轴承，将轴承压盖进行剖分，。要用高强度的螺栓（力学性能能按GB3098.1中规定的10、9级）还有螺母（力学性能能按GB3098.2中规定的10级），用于联轴器各配件的连接）；用预紧螺栓将两端法兰联接配件上，依靠法兰端面键来传递转矩。联接螺栓从相配件的法兰那侧装入，而螺母由另一侧进行旋紧，满足标准。6.2.2校核万向联轴器（1）十字轴的结构及计算十字轴的材料常用中碳合金钢，如CrMo42、Cr40；或如CrMoTi18、CrMo20MnVB20等的低碳合金钢，本设计选用18CrMoTi，其机械性能如表6-3所示图6-1十字轴示意图R=100mm,s=25mm,d==50mm,错误!未找到引用源。=15mm表6-318CrMoTi的机械性能钢号强度极限（MPa）屈服极限（MPa）表面硬度（HRC）18CrMoTi100080058~63轴颈在轴肩处的弯曲强度不够是十字轴轴颈的主要失效形式，弯曲强度条件如下；错误!未找到引用源。（6.7）式中cT——联轴器计算转矩，s——轴颈中部到轴肩的距离，25s0dd、——轴颈的直径和内径15d50d0，R——十字轴的中心到轴颈中部距离，100R错误!未找到引用源。——十字轴材料的许用弯曲应力，常取错误!未找到引用源。∕(3~3.5)MPa错误!未找到引用源。s——十字轴材料屈服极限由式（6.7）得：所以，十字轴的设计满足强度设计要求。（2）十字轴轴承尺寸的确定及校核十字轴所用的滚动轴承几乎都没有内、外圈，内圈滚道及轴颈表面，外滚道为轴承套圈的内表面。滚针长度不能超过轴颈的长度，滚针在轴向的游隙x应小于0.2~0.4mm。套圈壁厚和滚动元件的直径，在轴承的套圈外径尺寸确定时，有着一定关系。沿周向，滚针之间也有适量的间隙，以为是在摆动状态下工作，所以允许有很小的间隙，沿周向滚针的平均间隙和滚针的直径关系如下rrdz180sinddf（6.8）式中：z——滚针的数目,由式（6.8），Z=48f——滚针的平均间隙，通常取0.005≤f≤0.025滚针或滚子和轴颈之间的接触应力旳验算HrHd1d1bP270（6.9）式中：b——滚针或滚子的有效接触长度,b=40mmd——滚颈的直径rd——滚针或滚子的直径,取错误!未找到引用源。P——滚针或滚子的最大径向力，zF6.4Pt（6.10）tF——轴承的径向载荷，cosR2TFt（6.11）KN56.6010cos100211928FtH——许用的接触应力，常用材料的轴承钢可取：MPa2240~2000H由式（6.9）得：错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。在2000~2240范围内，因此满足设计要求。（3）中间轴的结构及计算中间轴通常采用空心轴来减轻重量，是因为该轴的长度很大。在轴间角的制造和安装的过程中存在着一定的误差，所以，中间轴采用可动的联接型式来避免轴向的移动引起的轴向力。通常在中间轴上加设平衡块来平衡中间轴产生的不平衡的惯性力，这样还可以消除噪声和振动，对转速较高的联轴器，还需要进行平行校正。万向联轴器临界转速：参考[10]表41.4-70Dmm168，mm100d22208cAdD102.1n（6.12）式中0D——中间轴的外径d——中间轴的内经A——中间轴的长度，即中间轴两端的十字轴中心之间的距离。取：mm690A由式（6.12）得：2228c690100168102.1nr/min49278为避免共振的产生，联轴器工作时的最高转速n要小于临界转速的（0.65~0.7）cn倍。中间轴以传递转矩为主，通常按下式校核其扭转强度。T33cTDd1DT16（6.13）式中：T——许用扭转的剪应力0D——中间轴的外径d——中间轴的内经CT——联轴器的计算转矩439T168100116810042.2216MPa93.36TMPa270800100015.0~14.0T所以中间轴满足设计的要求。（4）轴叉组成联接支承的两部分为十字轴和轴叉，支承反力会在工作中产生，受到弯曲和剪切的轴叉，通常在截面NN上即十字轴轴孔的中心线处所产生的应力最大.图6-2万向接轴轴叉示意图FWcosR2CTWM2F（6.14）FWcosR2CTWM2F（6.15）式中：2T——输出轴上负载转矩；联轴器12TT——十字轴联轴器的效率；W——危险截面的抗弯截面系数，32bh2WC——轴叉孔的力作用点到危险截面的距离；TW——危险截面的抗扭截面系数，16bhW2T；——轴间角；由式的：321004014.310cos99.0100240101180923FMPa6.61F161004014.310cos99.0100240101180923F所以，轴叉符合要求。MPaF8.30