萬向聯軸器俗稱萬向軸、萬向節,是目前我國冶金、造紙、橡膠、塑料、起重機械以及船舶工業領域廣泛使用的傳動機械產品,合理的選擇這一部件是保證主機長期正常使用的基本前提條件,選擇萬向聯軸器有兩個重要的參數:一個是公稱轉矩Tn,一個是疲勞轉矩Tt, 這兩個參數都是表征萬向軸本身固有承載能力的重要參數,也是選擇萬向聯軸器的最重要依據。
(1)公稱轉矩Tn 每一個規格的聯軸器都規定有一個工程轉矩,它們是在給定的條件先(一般規定聯軸器轉速n=10r/min、軸承壽命Ln=5000h、軸線折角3°)負荷平穩的情況下,根據產品系列化要求和零件設計計算結果確定的理論計算數值。對公稱轉矩可以這樣理解:在上述給定的條件下,聯軸器在數值為公稱轉矩值的轉矩作用下,能夠長期運轉而不失效。 公稱轉矩的數值是通.過綜合計算聯軸器的關鍵零件十字軸頭和叉頭的承載能力來確定的。十字軸計算其危險截面的彎曲強度和支撐部位的接觸強度:叉頭計算其抗彎、剪強度。以我國一般選用20CrMnTi低合金碳鋼制造十字軸為例,其材料屈服點為Rel=835N/mm2 ,而十字軸在萬向軸承受相應的公稱轉矩的情況下,其彎曲應力值約為Rcl數值的1/2,由此可見,以屈服點為測量基準,萬向軸的安全系數約為2.0左右。
(2)疲勞轉矩Tf 和公稱轉矩一樣,每一個規格的聯軸器也都給出了疲勞轉矩值。疲勞轉矩Tf也是通過計算零件確定的,所謂的疲勞轉矩就是聯軸器在長期周期性對稱循環變動的轉矩作用下能夠正常運矩。
前述材料在對稱循環交變載荷作用下的疲勞極限應力值為σ-1=525 N/mm2.考慮應力集中,尺寸大小以及表面狀況對零件的承載能力的綜合影響后,其許用的疲勞極限應力[σ-1]將降低到只有σ-1的40%左右。
在數值為疲勞轉矩的轉矩作用下,零件承受最大的彎曲應力σmax約為σ-1的30%左右,[σ-1]對σ-1的比值只有0.4/0.3≈1.33左右,這就是說,萬向軸在長期周期性的對稱循環交變載荷作用的情況下,其安全系數還不到1.4
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