日期：2022-10-07 13:14:36瀏覽量：83324
為什么起重減速電機(jī)高速軸容易斷裂？經(jīng)專項(xiàng)檢查，主要原因如下：
原因之一：起重減速電機(jī)鍵槽應(yīng)力集中
觀察許多帶鍵槽的斷軸斷口（圖6為例），可以看到最早的疲勞裂紋通常發(fā)生在平鍵鍵槽的尖角，顯然鍵槽的應(yīng)力集中和軸截面積的降低影響了軸的強(qiáng)度。特別是鍵槽底部的弧r（圖6）對(duì)應(yīng)力集中有很大的影響。圖為礦用減速器高速軸鍵槽，鍵槽底部弧r很小，增加了鍵槽的應(yīng)力集中。
當(dāng)軸純度扭轉(zhuǎn)時(shí)，鍵槽和配合邊緣的有效應(yīng)力集中指數(shù)Kτ見(jiàn)圖7[1]。軸的抗拉強(qiáng)度。Rm=900MPa當(dāng)時(shí)，鍵槽的有效應(yīng)力集中指數(shù)Kτ=2.因此，鍵槽對(duì)軸的削弱很大。
第二個(gè)原因：起重減速電機(jī)聯(lián)軸器同軸的過(guò)渡配合
起重減速電機(jī)軸斷裂位置正好是聯(lián)軸器同軸過(guò)渡配合的邊緣，過(guò)渡配合對(duì)軸強(qiáng)度影響很大。從圖7可以看出:過(guò)渡配合H7/r6應(yīng)力集中指數(shù)可達(dá)2.2以上；過(guò)渡配合H7/k6的應(yīng)力集中指數(shù)約為1.77;高速軸常用的過(guò)渡配合H7/m6應(yīng)力集中指數(shù)不低于1.8。
因此，高速軸很容易在聯(lián)軸器和軸的過(guò)渡邊緣斷裂。過(guò)盈連接的應(yīng)力集中和接觸應(yīng)力。
值得注意的是，雖然上述原因之一（鍵槽應(yīng)力集中）和原因之二（過(guò)盈連接應(yīng)力集中）對(duì)高速軸強(qiáng)度有影響，但在軸強(qiáng)度設(shè)計(jì)和安全性能計(jì)算中已經(jīng)計(jì)算出來(lái)。因此，可以肯定的是，兩者都不是起重減速電機(jī)軸容易斷裂的決定性原因。高速軸斷裂的真正原因如下。
第三個(gè)原因：起重減速電機(jī)安裝使用問(wèn)題
起重減速電機(jī)設(shè)計(jì)中的一個(gè)主要問(wèn)題是電機(jī)與減速器軸直徑嚴(yán)重不匹配，減速器軸比電機(jī)軸要薄得多。一般來(lái)說(shuō)，減速器軸直徑d2是電動(dòng)機(jī)軸d1的3/4~1/2上下，如圖9所示。如果電機(jī)軸與減速機(jī)軸的同軸度很差，則會(huì)在聯(lián)軸器上產(chǎn)生額外的徑向力F。
由于電機(jī)和減速器的軸徑不同，（d1.d2)導(dǎo)致兩者抗彎截面模數(shù)不同(抗彎截面模數(shù)直徑相同d聯(lián)軸器產(chǎn)生的附加徑向力F對(duì)兩軸危險(xiǎn)截面的附加彎距(應(yīng)力)也不同[1]。
軸危險(xiǎn)截面彎曲應(yīng)力:
電動(dòng)機(jī)軸σ1=Fl1/0.1d13;減速機(jī)軸σ2=Fl2/0.1d23
當(dāng)l1≈l2時(shí)（見(jiàn)圖9）σ2/σ1=d13/d23。
如果取d2=1,d1=2,則σ2/σ1=8、應(yīng)力差異巨大。
減速機(jī)斷軸計(jì)算案例：
已知：某減速器高速軸斷裂，其直徑d2=60mm,電機(jī)軸直徑d1=90mm,
則σ2/σ1=d13/d23=903/603=3.375。
因此，減速機(jī)軸總是斷裂的。
附加徑向力F的大小取決于電機(jī)和減速器的同軸度。這種同軸度對(duì)硬齒輪齒輪減速器軸的損壞非常敏感。在機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中，彈性聯(lián)軸器一般規(guī)定不同軸的徑向位移Δy不得大于0.2～0.3mm。這可能適用于軟齒面減速器，但對(duì)于起重減速電機(jī)可能會(huì)稍大一些。而且大部分現(xiàn)場(chǎng)安裝都是現(xiàn)場(chǎng)安裝的。.使用者不注意這種不同的軸度，認(rèn)為使用彈性聯(lián)軸器可以自動(dòng)補(bǔ)償偏差，這是一個(gè)嚴(yán)重的錯(cuò)誤判斷。
上述計(jì)算說(shuō)明：由于減速軸比電機(jī)軸小得多，減速軸上的彎曲應(yīng)力遠(yuǎn)大于電機(jī)軸，減速軸不可避免地?cái)嗔选?
第四個(gè)原因：軸上聯(lián)軸器的徑向剛度
所謂聯(lián)軸器的徑向剛度是指彈性聯(lián)軸器的兩個(gè)聯(lián)軸器，產(chǎn)生每個(gè)單位的徑向位移Δy所需的徑向力。徑向剛度越大，產(chǎn)生徑向位移的徑向力越大，對(duì)旋轉(zhuǎn)軸強(qiáng)度的不良影響就越大。非金屬?gòu)椥栽嵝月?lián)軸器，如彈性套筒柱銷聯(lián)軸器.梅花形彈性塊聯(lián)軸器.輪胎式聯(lián)軸器等，其徑向剛度較小，但其徑向剛度仍有差異。
一些制造質(zhì)量差的聯(lián)軸器有很大的徑向剛度。當(dāng)兩個(gè)軸不包含徑向位移時(shí)，軸上的額外徑向力很大，嚴(yán)重影響軸的強(qiáng)度。圖10所示的蛇形彈簧聯(lián)軸器就是一個(gè)例子。半聯(lián)軸器上的矩形直齒輪不利于徑向位移的調(diào)整。
旋轉(zhuǎn)零件的靜平衡或動(dòng)平衡不好會(huì)使旋轉(zhuǎn)零件產(chǎn)生離心力，增加軸的附加應(yīng)力，從而影響軸的強(qiáng)度。圖11顯示了半聯(lián)軸器-軸-減速器的配置關(guān)系，圖中半聯(lián)軸器的質(zhì)量有點(diǎn)偏心。
由于離心力與旋轉(zhuǎn)零件的質(zhì)量平方成正比，質(zhì)量對(duì)離心力的影響很大。
用實(shí)際計(jì)算的例子來(lái)說(shuō)明。
已知：減速機(jī)高速軸轉(zhuǎn)速為n=1500r/min。
假設(shè)：偏心距r=0.1mm;(如蛇形彈簧聯(lián)軸器).制動(dòng)輪等。)質(zhì)量m=50kg。產(chǎn)生的離心力
如果離心力的一半由減速機(jī)軸承受，軸上的徑向載荷也可達(dá)2056.5N。
由于離心力與旋轉(zhuǎn)零件的質(zhì)量平方成正比，質(zhì)量對(duì)離心力的影響很大。例如，其他條件不變，旋轉(zhuǎn)零件的質(zhì)量m=70kg,則Q=8062N,也就是說(shuō)，離心力幾乎翻了一番。離心力Q使軸產(chǎn)生額外的彎曲應(yīng)力，影響軸的疲勞極限。
原因六：軸上聯(lián)軸器.制動(dòng)器質(zhì)量重力
減速器的高速軸上通常有聯(lián)軸器或制動(dòng)器的制動(dòng)輪。其重量對(duì)軟齒面減速器的高速軸強(qiáng)度影響不大，因?yàn)檫@種減速器的軸尺寸可以做得更大。但對(duì)于起重減速電機(jī)，由于高速軸上齒輪結(jié)構(gòu)尺寸的限制，高速軸的尺寸和安全性能非常小，由于聯(lián)軸器或制動(dòng)輪的質(zhì)量重力可與上述離心力疊加，聯(lián)軸器或制動(dòng)輪質(zhì)量對(duì)高速軸強(qiáng)度的影響不容忽視。
例如：偏心距離r=0.1mm;高速軸上旋轉(zhuǎn)零件的質(zhì)量m=50kg，離心力4113N。如果考慮旋轉(zhuǎn)零件質(zhì)量產(chǎn)生的重力500N,兩者疊加可達(dá)4613N，相當(dāng)于離心力增加了12%?？梢?jiàn)，高速軸上旋轉(zhuǎn)零件質(zhì)量產(chǎn)生的重力也會(huì)影響高速軸的強(qiáng)度。
