液压安全联轴器.doc

11.4液压安全联轴器 11.4.1液压安全联轴器的结构和工作原理 液压安全联轴器的核心部件由联结套、剪切环、安全管和压力油组成，图11.4.1为液压安全联轴器与鼓型齿式联轴器的组合结构，联结套1是一个密封的双层套筒，其内、外径分别与传动轴和轮毂内孔联接。通过手动高压油泵将压力油由注油口注入联结套内，然后拧紧装在联结套上安全管2，将高压油3密封在联结套内。在油压的作用下，联结套内、外径分别与传动轴和轮毂锁紧，工作时可籍摩擦力传递与腔内油压成正比的转矩。腔内油压的大小可在安装时由手动高压油泵来控制。油压给定后，所能传递的转矩的极限值（称滑动转矩）为定值。工作过程中，当工作转矩大于滑动转矩时，则联结套与传动轴之间产生相对滑动，安全管的顶端就被与轴相联的剪切环4剪断，联结套腔内的压力油迅速泄出，油压消失，联结套与轴之间产生相对滑动，转矩传递中断起到安全保护功能。更换安全管并重新注入压力油后，便可重新工作。 液压安全联轴器工作时安全元件不受疲劳因素影响，设定传动转矩稳定；超载时脱开时间短（20ms左右），保护性能安全可靠；通过调整注入油压大小，可设置准确的过载保护转矩值；更换安全管方便，缩短了辅助工时；结构紧凑，质量小，便于与其它传动件组合使用。 液压安全联轴器有多种结构型式，可参见JB/T7355-1994。 11.4.2设计计算 （1）结构设计 液压安全联轴器可根据其使用场合设计成法兰式和轴套式组合型等各种联接型式，在这些联接型式中又可分为键联接和无键联接，设计时主要考虑被联结部件空间结构，载荷大小，转动速度等因素。 轴向尺寸限定的情况下，多设计成轴套式。它与其它类型联轴器（如鼓形齿式联轴器），齿轮等轮毂类联接组合使用。轴套式联轴器内径一般小于220mm，如果轴上有键槽则轴径应按键槽上轴套外径计算。 在径向尺寸限定的情况下多设计成法兰式结构。传递大负荷转矩时须采用中间法兰套结构，法兰套尺寸按照薄壁圆筒理论及最大负载转矩由强度计算确定。 根据联轴器摩擦面径向负荷或者相对滑动速度确定是否采用滚动轴承结构，当滑动面压强P1MPa或者相对滑动速度v1.5m/s时须选用滚动轴承支撑结构。为了保证摩擦面有效接触长度，多选用轻窄系列深沟球轴承。滑动面压强和滑动速度可分别按（1）和（2）式计算： p ＝Fr/（L ·d ） MPa ………………………………（1） 式中：p—滑动面压强，MPa Fr—脱开后滑动面承受径向力，N L 、d—滑动面的有效接触长度和轴径，mm v ＝5.2dn×10-5 m/s ………………………………（2） 式中：v—滑动速度 m/s d —滑动面轴径mm n —工作转速 r/min 当被联结的传动轴上有键槽时须采用键联结型式。根据滑动面负荷可设计成键联结套或轴套，套的厚度根据轮毂键槽尺寸确定。 为了确保过载瞬间联轴器腔内高压油能迅速泄出，当联轴器滑动面轴径小于220mm时可采用一个安全管；当滑动面轴径大于220mm时需采用2个以上安全管。 联轴器部件及被联轮毂材质选择 联结套是液压安全联轴器核心部件，其材料应有良好的力学性能及焊接性能，一般采用(b≥980 MPa的合金结构钢，如42CrMo。内外套筒之间一般采用H7/h6间隙配合，其配合表面有螺旋式油槽；剪切环材质选用优质碳素结构钢，剪切口处需进行淬火处理；安全管材质可选用黄铜，其与联结套之间为900角锥面密封结构；液压油可用L-HV15或L-HV22；联结套与传动轴应选用合理的材料匹配，既要保证传递转矩的可靠性，又要保证脱开后不出现咬死现象，一般轮毂表面采用渗氮处理，轴表面堆焊铝青铜或等离子镀膜，焊层厚度根据传动轴直径确定，一般经验值在0.3～1mm。 与液压安全联轴器联结的轮毂，其外径da与内径di之比不低于表11.4.1的规定，否则应按厚壁圆筒进行强度校核： 表11.4.1 轮毂材料 合金钢 球墨铸铁 灰铸铁 铝 直径比da/di 1.5 1.8 2.0 2.4 ………………………………(3a) ………………………………(3b) …………………………(4) 式中：(r、(t、(— 分别为轮毂的径向、切向和合成应力；MPa (s — 屈服极限， MPa； p — 油腔压力，一般取80~100 Mpa； da 、di— 轮毂外径和内径，mm； s — 安全系数，一般为1.5~2。 尺寸设计及传递转矩能力计算 联轴器的尺寸应根据其结构型式及传递的转矩确定。 ①当采用轴套式结构，其内径尺寸、长度尺寸应依据联结的传动轴直径及长度而定，一般情况下联轴器长度约为联接轴伸的长度。压力腔内径、外径尺寸根据圆柱薄壳理论，其薄壁套筒外径与内