化工设备设计基础11轴和联轴器.ppt

解：从图已知主轴的外径为156mm，考虑腐蚀裕度3mm，轴的计算外径为D=156－2×3=150mm，内部不要考虑腐蚀，轴的内径为d=156－2×20=116mm 对于空心圆截面的抗扭截面模量是： Wρ=0.2 D 3｛1－（d/D）4｝ =0.2×0.150 3 ×｛1－（0.116/0.150） 4 ｝ =0 3 =488.6×10-6 m 3 机械效率为80%，实际功率为： P=Pk=18.5×80%=14.8KW 轴的最大扭矩为： Tmax=9.55×（P/n）=9.55×（14.8/10）=14.134kN·m 空心轴的最大剪应力为： τmax= Tmax÷Wρ=14.134kN·m÷(488.6×10-6)m 3 =28.927×103 kN/m2=28.927Mpa[τ]（见235表11-1）。 从图中可以看出最小直径是Ф95。 对圆截面轴的抗扭截面模量是： Wρ= πd3/16=0.2 d3=0.2×0.0953 =0.000171475 m3=171.475×10-6 m3 轴的最大扭矩为： Tmax=9.55×（P/n）=9.55×（14.8/10）=14.134kN·m 轴的最大剪应力为： τmax= Tmax÷Wρ=14.134kN·m÷(171.475×10-6) m3 =82.426×103 kN/m2=82.426 Mpa[τ]（不能用） 11.3.1轴的材料 轴的常用材料是优质中碳钢，如具有较高综合机械性能的35、45、50号钢等，尤其以45号钢为主。为了进一步改善其机械性能，还应进行正火或调质处理。对于受载较小或不甚重要的轴可用Q235-A、Q255-A等普通碳素钢。 对于某些具有特殊要求的轴，如齿轮轴、装有润滑轴承的高速轴及其他重要的轴的重载轴等，需要采用机械性能较高的合金钢，如20Cr、40Cr、2Cr13、35SiMn、42SiMn、1Cr8Ni9Ti（教科书有错）等，使用合金钢时，一般须进行热处理及化学处理，以发挥合金钢的优点。但须注意的是：钢材的种类和热处理对其弹性模量的影响极小，因此如欲采用合金钢或通过热处理来提高轴的刚度，并无实效，此外，合金钢对应力集中的敏感性较高，因此设计合金钢轴时，更应从结构上避免或减小应力集中，并降低其表面粗糙度。 在化工厂中，有时对某些轴要有耐腐蚀的性能，因此应根据腐蚀介质的性质及温度来选择合适的材料，如不锈钢、耐酸钢等。也可以用碳素钢而采用各种腐蚀措施。某些反应器中的轴还要考虑其铁离子污染产品。 轴的结构设计就是使轴的各部分具有合理的形状和尺寸。轴的结构设计主要要求： 便于加工；轴上零件易装折；轴上零件在轴上可以得到准确的位置和可靠的固定；尽量减少应力集中等。 A 制造安装上的考虑 为了轴上零件的装拆，常将轴做成阶梯状，即其直径从轴端逐渐向中心增大。为了轴上零件易于安装，各轴段的端部都应有倒角。 轴上磨削的轴段，应有砂轮越程槽；车制螺纹的轴段，应有退刀槽。 零件在轴上的轴向固定，可以通过轴肩以及附加套筒、轴端挡圈、螺母等结构来实现。 轴和轴上的零件的周向固定，可采用键或销、紧定螺钉、过盈配合等方法。 零件截面发生突然变化的地方，受载后都会造成应力集中现象。因此阶梯轴的截面尺寸变化处应采用适当的圆弧过渡，并尽量避免在轴上，特别是应力大的部位开横孔、切口或凹槽。必须开横孔时，孔边要倒圆。 联轴器可分为固定式和可移动式联轴器两种。 11.4.1固定式联轴器 A、凸缘联轴器 B、夹壳联轴器 C、三分式联轴器 D、带短节联轴器 11.4.2可移动式联轴器 A、弹性块式联轴器 B、弹性套柱销联轴器 C、弹性柱销齿式联轴器 A、弹性块式联轴器 B、弹性套柱销联轴器 C、弹性柱销齿式联轴器 化工设备上常用的几种联轴器，都已有标准系列规格，如无特殊需要，不必专门设计，可选用标准件。 A 联轴器类型的选择 化工设备上常用联轴器见P243表11-3。 其基本原则是：电机轴与减速机以选择弹性套柱销联轴器；立式蜗轮减速机输出轴与搅拌轴的联接，选用凸缘联轴器等。 B 联轴器型号及尺寸的确定 联轴器的类型选定后，可根据轴的直径、转速及计算扭矩，从P243表11-3查得。 联轴器的扭矩计算： Tc=kT 式中：T—名