过滤器轴键连接失效的分析与改进

□ 李洪波 □ 郭雨菲 □ 孙耀峻

洛阳船舶材料研究所 河南洛阳 471000

1 问题情况

轴类零件是机械传动中的关键零部件,在生产过程中,负责传递动力和扭矩,起至关重要的作用。结构合理的轴键连接对保证设备正常运行,提高生产效率,延长设备使用寿命起到非常重要的作用。

某型号压载水过滤器传动系统中的传动轴在使用过程中,发生轴键连接失效的问题。传动轴失效如图1所示,键失效如图2所示。发生失效问题以后,整个过滤器处理系统处于停机状态,给客户带来了很大的损失。

为彻底解决这一失效问题,笔者对轴键连接失效的原因进行分析,提出改进方案。通过理论计算和有限元分析,论证了改进方案的可行性。应用改进方案,经过实际运行,未出现类似失效问题。

2 原因分析

平键连接传递转矩时,主要失效形式是工作面被压溃,除非有严重过载,一般不会出现键剪断。由图1、图2失效情况可知,传动轴在启动瞬间,受到较大的冲击载荷,或者在传动过程中出现过载现象,造成键在轴键连接的受剪中心面发生压溃失效,进而导致传动轴键槽失效。

▲图1 传动轴失效

▲图2 键失效

3 改进方案

为解决过滤器传动系统中存在的轴键连接失效问题,从两方面提出改进方案。一方面将轴的材质由45号钢调整为40Cr,并经调质处理,以提高键的强度。另一方面为改善键在工作面的受力状况,增大键长或采用双键。

4 轴键连接配合设计

为减小传动过程中冲击载荷对轴键连接的影响,键与键槽的匹配应准确,接触均匀。……