采2#胶带机高速轴联轴器的选用设计

骆启亮　缪晓勇

摘 要：联轴器是用来联接不同机构的两根轴，传递扭矩的机械零件。本文结合大红山铜矿采2#胶带运输机高速轴联轴器使用要求进行了选用设计，并对联轴器进行了相应的强度校核。

关键词：联轴器；校核

1.前言

采2#胶带运输机倾角14°，全长1475米，原设计日输送量10400吨。后来根据生产需要实施了改造，日输送量由原来的10400吨提高到现在的13000吨。驱动组功率也由1200kW提高到了1350kW。部分驱动组件由于没有得到相应的改造，生产中出现了不匹配现象。其中，高速轴联轴器为齿式联轴器，同轴度难以调整，生产过程中尼龙棒销损坏频繁，机组运行振动异常。

2.高速轴联轴器设计选型

采2#胶带运输机采用变频调速系统启动，选用的电机和减速机分别为：电机型号Z4-355-32，功率为：450KW额定转速为750r/min；减速机是由sew生产的型号为MRLSF120的减速机。根据公式：T=9550Pn=9550×450750=5730N?m 2.1工作情况系数的确定

由于变频调速启动，启动过程为满转矩启动，转矩变化很小，联轴器运用在胶带运输机的驱动组其工作情况系数K=1.5由《机械设计手册》第4卷表29·1-1得。

所以该联轴器的计算转矩为： TC=KT=1.5×5730=7449N?m

一般都是以联轴器所需传递的计算转矩 小于所选用联轴器的许用转矩[T]为原则。

2.2 联轴器选用类型的确定

由《机械设计手册》第4卷表29·1-2常用联轴器的性能比较选用采2#高速轴联轴器的类型为弹性柱销联轴器，该类型的联轴器结构简单，制造容易，更换方便，柱销较耐磨，但弹性差，补偿两轴相对位移量小，主要用于载荷较平稳，启动频繁，轴向窜动量较大，对缓冲要求不高的传动轴系。

2.3联轴器的结构

弹性柱销联轴器利用若干非金属材料制成的柱销置于两半联轴器凸缘上的孔中，以实现两半联轴器的联接，图1所示为GB5014-85HLL型弹性柱销联轴器。由于柱销与柱销孔为间隙配合，且柱销富有弹性，因而获得补偿两轴相对位移和缓冲的性能。为了改善柱销与柱销孔的接触条件和补偿性能，柱销的一端制成鼓形。

柱销的材料目前主要用MC尼龙6制成，其抗拉强度≥54N/mm2， 抗弯强度≥70N/mm2，抗压强度≥60N/mm2，抗剪强度≥50N/mm2。弹性柱销联轴器结构简单，制造容易，装拆更换方便，不需要润滑，并有较好的耐磨性。但尼龙易吸潮变形，尺寸稳定性差，导热率低，使用时需注意环境的影响。弹性柱销联轴器的许用两轴相对位移：径向位移?Y=0.15～0.25mm，轴向位移?X=0.5～3mm，角位移?α=0°30'

2.4联轴器孔和键槽形式及尺寸

联轴器轴孔及其代号：根据国家标准GB3850-83规定联轴器轴孔分长圆柱形轴孔-Y型等。其中以圆柱形轴孔型式的应用较为广泛。根据《机械设计手册》第4卷图29·1-1及联轴节概述第5节联轴器孔和键槽型式及尺寸选用联轴器的孔型为Y型长圆柱形轴孔，轴与孔之间的配合选用过渡配合。

2.4.1 电机端联轴节轴孔和键槽的尺寸确定

根据电机轴的尺寸，由《机械设计手册》第4卷表29·1-4圆柱形轴孔和键槽的尺寸表可得电机端联轴器轴孔和键槽的尺寸为：d电机端=110H7（0+0.035）mm，L电=212mm，

A型键槽公称尺寸为：b电机端=28P9（-0.074-0.022）mm，t电机端=1160+0.2mm；

2.4.2 减速机端联轴节轴孔和键槽的尺寸确定

根据减速机轴的尺寸，由《机械设计手册》第4卷表29·1-4圆柱形轴孔和键槽的尺寸表可得减速器端联轴器轴孔和键槽的尺寸为：d减速机端=220H7（0+0.046）mm，L减速机端=234mm，A型键槽公称尺寸为：b减速机端=50P9（-0.088-0.026）mm，t减速机端=231.40+0.3mm；

2.5联轴器轴孔与轴伸的配合选用

根据《机械设计手册》第4卷表29·1-6联轴器圆柱形轴孔与轴伸的配合

由于电机轴和减速机轴d>50mm，所以选用的配合的代号为H7m6。

2.6联轴器轮毂与轴的固定

联轴器轮毂在轴上的轴向固定，对于圆柱形轴孔最常用的是軸肩和紧配合的过盈。由于采2#胶带机高速轴联轴器转矩大，不易经常拆卸，选用轴肩和紧配合的过盈进行轴向固定。

2.7联轴器的强度计算

2.7.1联轴器的主要尺寸关系

柱销中心分布圆直径D1=（10～15）3Tcmm

柱销直径d3=（0.1～0.14）D1mm

柱销长度l=2d3mm

柱销数z=6～16

联轴器的外径 D=（1.2～1.4）D1mm

根据《机械设计手册》第4卷表29.5-41 GB5014-85HLL型带制动轮弹性柱销联轴器的主要尺寸和特性参数参考可得采2#高速轴联轴器主要尺寸和特性参数为：

柱销中心分布圆直径D1≥（10～15）37449mm=15×19.52=292.8mm，取D1=320mm

柱销直径d3≥0.1～0.14D1mm=0.1～0.14×320=44.8mm，取d3=50mm

柱销长度l=2d3mm=2×50=100mm，取l=130mm

柱销数z=6～16，取z=10

联轴器的外径 D=1.2～1.4D1mm=1.2～1.4×320=384～448mm，取D=4100mm

2.7.2柱销强度校核

根据《机械设计手册》第4卷29-160页弹性柱销联轴器的强度计算可得：

（1）弹性联轴器柱销的剪切强度

τ=8TcπD1zd32≤τN/mm2

（2）弹性联轴器柱销的挤压强度条件

σp=4TcD1zd3l≤σpN/mm2

以上式中

Tc——联轴器的计算转矩 N·mm

D1——柱销中心分布圆直径 mm

d3——柱销直径 mm

Z ——柱销数

l ——柱销长度 mm

[τ]——尼龙柱销材料的许用切应力 N/mm2，可取[τ]=11N/mm2

[σp]——尼龙柱销材料的许用挤压应力 N/mm2，可取σp=8～11N/mm2

将联轴器有关尺寸带入上述公式可得：

（3）弹性联轴器柱销的剪切强度

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

选用柱销的剪切强度符合使用要求。

（4）弹性联轴器柱销的挤压强度条件

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

选用柱销的挤压强度符合使用要求。

选用的弹性有关尺寸和结构见图纸。

2.8联轴器的材料

根据《机械设计手册》第4卷表29.5-45可得：

半联轴器为ZG310-570，制动轮为铸钢ZG270-500、表面淬火，柱销为MC尼龙6，其抗拉强度≥54 N/mm2，抗弯曲强度为≥70 N/mm2，抗挤压强度为≥60 N/mm2，抗剪切强度为≥10 N/mm2.

2.9联轴器的安装与调整

为了保证联轴器正常运转，达到预定的工作性能和使用寿命，在安装联轴器时，必须进行适当的调整，以获得联轴器所联两轴具有较高的同轴度。即使是对具有补偿性能的联轴器，也应进行调整以减小两轴相对位移量，控制在该联轴器正常运转所允许的范围内。

3.总结

联轴器是机械产品轴系传动最常用的联接部件。结合弹性联轴器在实际中的运用，对采2#胶带机高速轴联轴器的结构、联轴器孔和键槽形式及尺寸的确定、联轴器轴孔与轴伸的配合的选用、联轴器轮毂与轴的固定进行了重新选用设计以及该联轴器的安装与调整进行了系统的较为全面的阐述。解决了采2#胶带机高速轴联轴器安装调整，尼龙棒销易损坏，日常生产运行机组振动频繁的难题。

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