轴和毂的过盈联接.

这个计算被设计用来作轴和毂圆柱接触面的几何设计和强度校核。这个应用程序给下面的任务提供了解决方案:

  1. 力配合,可能的收缩配合的设计。
  2. 分离的或者一边切割的毂的压着连接的设计。
  3. 联接设计的强度校验
  4. 带有挠距的额外径向力干涉紧配合校验
  5. 特殊工作温度下的干涉紧配合校验

这个计算是基于来自专著和 ANSI, ISO, DIN等标准的数据,程序和算法。
标准列表: ANSI B4.1, ISO 286, DIN 7190

 

提示: 比较文档“选择轴和毂的类型”在选择合适的键联接类型是有帮助的。

计算的控制,结构和语法.

语法的信息和计算的控制可以在文件''计算的控制,结构和语法''中找到。

工程信息.

在“工程信息”这段的目的,控制和使用信息可以在文档“工程信息”中找到。

计算过程.

轴和毂的过盈联接计算的工作簿可以分成两个范围。一个普通的输入数据和结果的范围 (段落 [1, 9])和一个仅对给出类型的键联接单独的相关计算(章A,B)。两个类型的任务可以用计算解决:

当在那里选择一个合适的键联接类型时也会被填入账目,除了键联接尺寸之外,他使用值,读取时间和键联接的生产,安装和运行的的财务费用。 比较文档“选择轴和毂的类型”在选择合适的键联接类型是有帮助的。

 

典型的键联接计算和设计由下面几部分组成:

  1. 设置联接性能参数(传送功率,回转,轴向力) [1.2, 1.3, 1.6]。
  2. 设置加载方式和运行参数(驱动类型,负载类型等)。 [1.7].
  3. 选择轴的材料[1.16]和毂的材料[1.25] 。
  4. 定义轴的设计[1.13]和预期安全系数[1.14]。
  5. 为联接的类型选择定义联接的参数[2.1 / 7.1]。
  6. 联接的设计尺寸[2.14 / 7.12]。假设干涉配合,你可以使用初步设计功能[2.13]。
  7. 假设干涉配合,设计适当的配合[2.22],压着连接计算适合的预装应力[7.18]。
  8. 设计的联接结果校验[3/8]。
  9. 如果你对两种联接类型已经执行了一个设计,在段[9]中比较设计的参数。
  10. 用一个新的名字保存合适解决方案的工作簿。

普通输入数据. [1]

在这段中,输入基本输入参数,表现负载的样式,条件和数量的特色,联接的设计和轴和毂的材料

1.1 计算单位

在选择列表中,选择想要的计算单位系统。所有的值都可以在切换到其它单位后立即被重新计算。

警告: 假如用了自动设计功能[2.13, 2.23] 它必须在改变单位之后重新开始计算。

1.3 传递功率

输入将要被轴传递的功率。

1.4 轴速度.

Enter the shaft speed. 输入轴的速度。

1.5转矩

传递功率和速度供给一个扭矩,它是设计一个联接的基本输入值。

1.6 轴向力

设置最大联接的轴向应变力。

Note注释: 这个计算和联接校验在这里工作在通过恒定轴心力的假定的拉紧联接。如果通过一个变动负载拉紧,联接的真实的负载能力将减弱。因此它推荐在计算中选择高于脉动载荷20%~25%和高于交变载荷40%~50%的工作力的值。对于冲击载荷用更高的值。

1.8 功率源

选择一个满足输入技术条件的驱动器的类型。

  1. 均匀的: 电动机,蒸汽轮机,燃气轮机
  2. 轻度冲击:液压马达
  3. 中等冲击:内燃机

1.9 负荷条件

选择一个满足输入技术条件的负荷条件。

  1. 连续的: 发电机,传送机(带,平板,蜗杆),轻型升降机,齿轮的横断机床,通风机,蜗轮增压器,常规密度材料混合机等。
  2. 轻度冲击: 发电机,齿轮泵,回转泵等。
  3. 间歇冲击:机床的肢动,重型铲车,起重机转环,开采通风扇,可变密度的混合机,活塞泵等。
  4. 重度冲击:压力机,剪切机,橡胶砑光机,轧钢机,轮叶打洞机,重型离心机,重型给料泵,钻头连接,压块机,捏练机等。

1.10 字符运算

选择键联接加载是否在一个旋转方向或者轴的旋转方向上在运行的过程中被改变。

1.11 启动次数

选择在预期键联接的使用寿命中总的机器启动次数。

警告:启动次数以千为单位。

1.13 中空轴的内部直径

假设你在键联接中用一个中空轴,在这里输入一个轴的内部直径。这个参数在转矩上影响州的负载尺寸和相当影响轴的最小直径的决定 [1.15]。

1.14 预期的安全系数.

当作精度和输入信息的可信性,重要的键联接,生产质量和计算精确度。通常在1.5~3的范围内选择。

 

选择安全系数的定位值:
注释: 这个安全系数值的选择在这里只用于轴的扭转的校验。
提示: 测定安全系数普通的程序可以在文档“安全系数”中找到。

1.15 轴的最小直径

使用已设计好的对于键联接的设计的初始化信息最小的轴尺寸。

注释:假设通过来自外径向力的附加弯曲加载的轴(e.g.齿轮)它推荐选择一个在大约20%到30%的的最小轴直径。
警告: 最小直径是由轴对于扭转的轴的强度校验确定的。如果联接只有轴向力的负载,轴直径的最小值是不能指定的。

1.16 轴材料(最小抗张强度)[硬度]

从列表框中选择用来制作轴材料类型。这个值是在悬臂状态下的抗张强度 [MPa/ksi]。在右边的列表框中,选择一个想要 的极限抗张强度。如果在列表右边的选择框被选中,这个必须的抗张参数是对于选择材料后自动设置的。另外可以手工完成材料特性。在剪切[1.20]中容许应力是被用作轴的扭矩的强度校验的。容许值[1.21]是用作校验变形的接触面和它确定至于负载状态和联接的操作参数选择的材料。

 

警告: 这个强度参数是以经验为主的极限抗张强度系数中计算出来的。同样张力的弹性模数,泊松系数和热膨胀系数对于整个材料组是普通的。虽然这个值获得的接近于材料特殊测量值。我们推荐使用依据材料列表里或者来自制造厂商在最后计算的技术条件的材料。

1.25 毂材料(最小抗张强度)[硬度]

从列表框中选择用来制作毂的材料类型。这个值是在悬臂状态下的抗张强度 [MPa/ksi]。在右边的列表框中,选择一个想要 的极限抗张强度。如果在列表右边的选择框被选中,这个必须的抗张参数是对于选择材料后自动设置的。另外可以手工完成材料特性。容许值[1.29]是用作校验变形的接触面和它确定至于负载状态和联接的操作参数选择的材料。

警告: 这个强度参数是以经验为主的极限抗张强度系数中计算出来的。同样张力的弹性模数,泊松系数和热膨胀系数对于整个材料组是普通的。虽然这个值获得的接近于材料特殊测量值。我们推荐使用依据材料列表里或者来自制造厂商在最后计算的技术条件的材料。

A. 干涉配合.

干涉配合是基于连接部分用它们的干涉接触面的弹性预加应力常数的原则是刚性的(固定的)配合。外部负载是通过安装过程中产生的摩擦力传递的。摩擦是由连接部分的弹性变形产生的法向力引起的。

干涉配合是适用于传递两个大的扭力和在很少拆卸轴和毂的连接中的轴向力。这些配合对于均布负载有更高的传动可靠性,包括交替负载或者冲击负载。它们典型的用来做轮子,滑轮轴承飞轮,涡轮转子和电动机在它们的轴上,带齿圈压在轮体,武器和轴颈压到机轴上。

按压在一般情况下是一个直径更大的轴插入到更小的毂的开口中去。当这部分已经连接(压入)之后,轴直径会减小,毂开孔会增大,两个部分在过程中决定了尺寸。压力的接触面积是均匀分布的。干涉 d 通过安装轴直径和毂开孔直径的差异给出,是一个特有性能和基本一些干涉量。接触压力值是依赖干涉量的,也关系到负载能力和配合强度。

至于实际上它是几乎不可能去加工连接部分接触表面绝对的精确的。制造(安装)干涉是一个含糊的偶然的值。它的尺寸通过两个临界干涉的表值定义,这个值给出了选择的配合(通过允许的连接部分的制造公差)。干涉配合是有计划的和检查以临界安装干涉为基础的。最小的安装干涉量dmin 是联接负载解决方案一个基本值;最大过盈量dmax是决定他的强度校验的。

联接的优点:

联接的缺点:

干涉配合的主要缺陷是增加了联接的安装需求和拆卸的时候有很多连接问题。因此,这些联接实际上用于轴和毂不可拆卸的联接。这个挤压过程科学的以以下两个基本方法变形:

虽然干涉配合理论上可以被拆开。要强制拆卸有巨大干涉量的联接经常会导致接触表面损坏和有时候甚至破坏部件。重新组装之后,联接原来的载荷能力不会达到(联接的加紧力减少大约15%~20%)。损伤的接触面可能减少它们的表面淬火。只有收缩配合的联接有更小的干涉量可能通常拆卸和重新安装有一个比较好的结果。联接的水压安装(拆卸)可能有些确保可拆卸性的需求。假设这个安装方法,连接部件的表面通过高压油被推开到用特别调准过的槽和通道的压力接缝。油压比联接接触面压力高1.5-2倍。

干涉配合的使用也很少有利于小直径的轴。至于相关使用配合系统的“粗糙度”,这个相关干涉量的值 d/d在小尺寸的区域急剧地增加。这个结果和接触压力不成比例和因此,高的扭矩导致压力。从联接的强度校验观点出发,这些需求是要用更高质量的材料或者在生产中用更高的精度等级。

联接尺寸设计. [2]

这段用来选择给出的联接类型参数和联接的尺寸设计。

2.2 配合体系

虽然在那里可能有一些一般的没有任何公差带的联接部分,只有两种联接孔和轴的方法是由于装配上的,技术上的和经济上的所以被推荐使用。

  1. 基孔制体系
    在配合中预期的间隙和干涉是通过结合各种轴的公差带和孔的公差带“H”来达成的。在这个公差及配合的体系中,最低的孔的下偏差总是等于零的。
  2. 基轴制体系
    在配合中预期的间隙和干涉是通过结合各种轴的公差带和孔的公差带“h”来达成的。在这个公差及配合的体系中,最低的孔的上偏差总是等于零的。T

 

d=D ... 基本尺寸
////  ... 孔的公差带
\\\\  ... 轴的公差带

 

对于指定的产品或者生产的类型的体系选择总是被以下的因素影响的:

提示:虽然这两种体系是有一样的功能,但是通常使用基孔制体系。

2.3 Assembly method.安装方法

 在干涉配合的情况中有两种解决安装过程的方法:

  1. 纵向挤压 (力配合)
    在推力或者使用机器或者水簸机小的部分强制把轴推入到毂中
    当使用纵向推力的时候,联接部分地表面不平的地方剥落和使它平滑。结果是减少了初始的安装干涉量和减少了联接的负载能力。结果是有效的联接干涉可能意味着更低(特别是较小的直径)。表面 [2.30] 安装平滑度的数量依靠联接部分表面的承重,压力的速率和主要联接部分的粗糙度。
    按压的速率不会超过2 mm/s。为了防止磨损钢铁部分通常加过润滑脂的。它也需要在大干涉量的联接润滑连接区域,这里极高的压力是必须的。不同材料的部分可能使用干压法渗油接触面可以使它用压的方法,可是另一方面它可以导致减少摩擦系数和降低联接负载能力。
    来自于科学的观点,是相当简单和容易的。可是它和横向挤压比较表现出较低的联接的负载能力和可靠性。
  2. 横向挤压 (收缩配合)
    在毂加热(膨胀)或者在轴冷却(收缩)之前没有强制的挤压进入的部分假设联接是收缩配合,有效的干涉量被减小到某一等级导致联接“沉下”。然而这个减少是意味着更小的。联接沉下的值[2.30]依赖于连接部分的粗糙度。这个收缩联接的负载能力是大约比挤压配合的联接高出1.5倍。 加热和冷却的选择依赖于部分尺寸和技术的可能性。在毂加热期间,它必须去观察温度,当材料的结构没有发生改变之前(假设是钢铁,大约200~400°C).外部的加热经常用油浴(加热到150°C)或者气体或者电炉。小的直径部分比起大的需要被加热到更高的温度。轴冷却用于更小的联接,使用二氧化氮 (-70 °C) 或者压缩空气 (-190 °C).对于大型的联接安装,一般两种方法都可能使用。
    收缩配合不适合用于热处理的钢和假设一个加热过的部件被穿在一个坚硬的上面。在这种情况下它需要冷却中心部分或者挤压配合这个联接。
提示: 如果技术上可能,材料,尺寸和外形部分允许,横向的挤压是更优越的,关于更高的联接更高的负载能力和可靠性。
注释:在这段[3.27]中联接(挤压力和安装温度)的安装参数是适用于设计联接。

2.4 接触面的纯度

接触面上除油可以导致摩擦系数增加和联接的负载能力增加。可是,假如联接是纵向压入的(力配合),它也导致必须增长挤入压力。

注释: 这个参数只用作摩擦系数 [2.6] 设计;它不影响它直接的计算。

2.5 接触面的电镀

接触面的电镀导致摩擦系数增加联接的负载能力。

注释: 这个参数只用作设计摩擦系数[2.6] ;它不影响它直接的计算。

2.6 摩擦系数

摩擦系数影响着整个联接的负载能力。负载能力随着它的值增长而增长。这个摩擦系数值依赖雨联接部件的材料,粗糙度和表面纯度,接触压力值和受压方式。

对于钢轴预备摩擦系数的值:

毂材料

纵向挤压 横向挤压
干的 润滑的 干的 润滑的
0.07 ... 0.16 0.05 ... 0.12 0.15 ... 0.25 0.08 ... 0.16
铸铁 0.09 ... 0.15 0.04 ... 0.08 0.10 ... 0.16 0.08 ... 0.12
铝合金 0.05 ... 0.09 0.04 ... 0.06 0.10 ... 0.15 -
青铜 0.06 ... 0.08 0.03 ... 0.05 - -
黄铜 - - 0.17 ... 0.25 -

对于小的接触压力使用更高的值和表面更高的粗糙度。下面的图表显示了连接部分粗糙度和在钢制毂上的摩擦系数的接触压力值的影响:

 

摩擦系数可以通过接触面上电镀来增强。两者层上相互扩散的原子导致表面“焊接”和摩擦系数表面更适合抵抗接触面剪切力。

对于镀金的接触面准备的摩擦系数的值:
镀层类型 纵向挤压 横向挤压
软镀层(Cd, Cu, Zn) 0.45 ... 0.55 0.65 ... 0.80
硬镀层(Cr, Ni) 0.70 ... 0.85 0.65 ... 0.80

 

提示: 如果行[2.6]中的选择框被选中,至于按压方法摩擦系数被自动设计。

2.7 预期反向滑行安全系数

反向滑行安全系数显示了最小的理论载荷能力(摩擦力)和总的运行载荷。关于联接精度和输入信息值,类型和价值,生产质量和计算精度,他的值通常在1.2~2中选择。

对于安全系数的选择的方向值:

2.8 预期强度安全系数

表示在联接材料的容许应力和毂的最大比较应力的比率,或者轴(见[3.7,3.13])。关于联接的输入信息的精度和可信度和重要性,生产质量和计算精度,它通常会在1.2~2.5之间选择。

对于选择安全系数定位的值:
提示: 一般的安全系数确定的程序是在文档“安全系数”中找到。关于“过于谨慎的”的干涉配合设计的方法和校验(对于一个不可能的干涉配合),可是,它可能在这些联接中是下方的安全值.

2.10 运行率

这个系数给出了在减少联接负载能力下运行参数总的效果。它的尺寸依赖驱动和负载的类型,运作条件和联接的服务寿命。关于论及的参数,著作给出的值在1~3的范围内。

提示: 对于更容易的系数选择,这个运用程序可以自动提供设计。假设输入栏右面的选择框被激活,系数自动地被决定和基于在段[1.7]中联接参数被定义。

2.13 初步设计

这段用作联接尺寸的初步设计。在按压按钮之后程序对于选择的配合(见[2.24])设计合适的联接尺寸。计算它自己设计可能最小尺寸,被推荐的毂和轴直径的长度和宽度的比的联接。在计算之后 这个设计方案在表格中被排序了。

如果设计计算是不成功的和不适合的方案没有找到。事实上他被警告信息指出和解决方案表格被删除。这样的话,重新用更高质量的材料来设计。

注释: 对于在SI(见[1.1])单位中的计算,被推荐的配合是依照ISO 286国际的配合系统决定的。对于计算在英制单位首选配合是依据ANSI B4.1 使用的。
警告:这个自动设计的结果只对应当前的任务。如果你在段[1,2.1.2.9]中做了一个变化,它必须去通过重新开始设计重新计算结果。
提示:一个初步设计售货机出来的联接只针对被推荐的(首选的)配合[2.24]。当使用配合的第一个更高等级的时候,它可能找到一个直径更小,更适合的联接设计。

2.14 联接尺寸

这段用于确定联接的尺寸。这个尺寸可以用手选择或者设计的解决方案的值可以用选择自表格[2.13]中的选项来传递。当选择一个联接尺寸的时候,记住一些基本的事情:

对于选择轴长度和毂外径的标准

毂材料

L/d D/d
0.6 ... 1.2 2 ... 2.4
铸铁,轻合金 1.2 ... 1.5 2.2 ... 2.6
注释: 当在一个弯曲轴上的应力的时候,它推荐选择一个更长的联接(L/d=1.5到2)。

2.16 最小的轴直径

这个参数给出了最小的轴直径,它需要安全传送输入的扭矩。

警告: 从轴的扭矩强度校验决定最小直径。如果联接只有轴向的负载,那么轴的最小值不会被指定。

2.17 Shaft diameter.轴的直径

选择一个轴的直径比最小的推荐直径dmin更好。联接的负载能力增加和随着轴直径的增加在连接部分应力减小。如果联接是中空轴,它也需要考虑在毂上的应力和壁厚的影响(见[2.14])。

推荐:假设轴通过外部的径向力额外的弯曲(举例:大齿轮),它推荐的选择轴直径的比最小直径dmin的轴大约20%~30% 。
注释:关于配合系统的相对粗糙度,它通常必须选择开一个比最小直径 dmin更大的轴直径。当使用推荐配合[2.24]的时候。

2.18 毂外径

这个参数给出了整个毂部分的外径,在毂中的增长导致了它的应力减少,同时稍微增加了一点联接的负载能力。

提示: 关于选择毂直径被对推荐的值可以在[2.14]中找到。

2.19, 2.20 接触面上的粗糙度

接触面上的粗糙度依赖于轴的尺寸,选择的配合的部分的方法和精度等级。随着接触面粗糙度的增加,摩擦系数和联接载荷能力都会增加。在另一方面,安装平滑的表面(纵向挤压)和沉下的尺寸(横向应力)也可以增加。这个减少效果的干涉联接(见[2.30])。

依赖于轴直径被推荐的粗糙度值:

轴直径

接触面粗糙度 [mm (min)]

[mm] [in]
up to 10 up to 0.5 0.2 (8) 0.4 (16)
10 - 50 0.5 - 2 0.4 (16) 0.8 (32)
50 - 120 2 - 5 0.8 (32) 1.6 (63)
120 - 250 5 - 10 1.6 (63) 1.6 (63)
250 - 500 10 - 20 1.6 (63) 3.2 (125)
500 - 1000 20 - 40 3.2 (125) 6.3 (250)
1000 - 2500 40 - 100 6.3 (250) 12.5 (500)
over 2500 over 100 12.5 (500) 25 (1000)

 

注释: 假设收缩配合的联接,接触面的粗糙度将更高。这张表描述了依赖于表面粗糙度在涉及机器部件上的方法在“单位转换”工作簿中可以找到。
提示:当选择框在适当的行上被选中的时候,粗糙度会依照轴直径自动的被设计。
警告:如果你不使用自动摩擦系数选择[2.6],当改变曲面粗糙度的时候不要忘了修正适当的摩擦系数值。

2.21 联接的功能长度

设置真实的联接的功能长度(没有倒角,可能的斜角边缘)。联接的负载能力随着长度增加。联接的长度不直接影响在连接部分的载荷分布。

提示: 连接长度的推荐选项的值在[2.14]中可以找到。

2.22 Design and selection of the fit.设计和选择配合

这段是供给配合设计的。当选择配合的时候,你指定联接的干涉装配尺寸,负载能力和强度。当设计干涉配合的时候适当的配合的正确选项是基本的需求。

每个配合的特点在于轴和毂的适当的制造公差[2.25-2.28]。工作测量的极限偏差的组合同时指定在安装的时候极限干涉值。这些极限干涉变成联接解决方案中的基础。最小过盈[2.32]是对于联接负载能力的确定,最大 的干涉量[2.34]是用来确定强度校验的

对于达到想要的安全系数[2.7,2.8]选择联接设计的配合,所以:

在段[2.29]中的图表的图形说明了设计配合的参数。

 

选择一个适合的配合有三种方法:

  1. 通过列表[2.24]选择推荐的配合
    对于合适配合的选择的提示是单个干涉配合的在段[2.35]中图形中显示。
  2. 在[2.25~2.28]中直接选择轴和毂的极限干涉量。
    去设置极限干涉,在行[2.24]中的选择框必须不被选中。
  3. 使用自动设计功能
    使用行[2.23]中的按钮运行配合的自动设计。

达到大多数联接设计的效果导致在选择配合的时候在它极限干涉之间的最小差异的需求。现有的相关粗配合系统,可是,只能够选择更高精度等级,意味着更高的生产成本。在批量生产的时候这个问题可以通过选择基于预先把部件依据干涉分类到子群中。

警告: 如果预计的安装干涉值[2.31]是比容许的最大过盈量还要大[2.33],对于规定的联接尺寸没有适当的尺寸可以被找到。这样,在段[2.14]中增加联接尺寸,或者使用更高质量的材料。
注释: 对于计算SI 单位(见[1.1])被推荐的配合依据ISO 286 国际配合体系被指定。对于英制的单位计算,首选的配合是使用 ANSI B4.1。
提示: 你可以在“公差及配合”工作簿找到轴和毂正规的公差值。
提示:如果你想去用其它推荐的配合,在段[6]中对于它们的选项作额外的计算。

2.23 自动设计配合

你可以使用行[2.23]中的按钮来运行配合的自动设计。在设计被运行之后,计算将仔细检查所有推荐的配合和将试着选择一个合适的解决方案。如果没有推荐的配合是适当的,计算将直接设计一个连接部分的极限偏差。这个偏差是依据正规的偏差带ISO 286(可能是 ANSI B4.1)选择的。适当的公差是被尽可能大的相同的或者更高精度等级的轴公差的设计。

如果设计没有找到一个合适的解决方案,使用下面的一个程序去增加负载能力,可能的联接强度:

提示:如果你想要使用另外的推荐配合,使用在段〔6]选项的额外计算。

2.24 推荐的配合

从列表框中选择推荐的配合。对于选择适当尺寸的提示可以在段 [2.35]中图中的干涉配合的图示中找到。被推荐配合的列表在以设置系统基础的计算单位[1.1]和选择的配合系统[2.2]被编辑。

对于在SI 单位中计算被推荐的配合依照ISO286 国际配合系统被指定。在列表中可选的配合用“*”作标记。

对于英制单位的,列表包含了依据ANSI B4.1.的可选的配合。

注释:如果在这行里的选择框没有被选中,它必须指定在行[2.25-2.28]中的极限偏差。你可以在“公差及配合”中找到轴和毂的公差标准值。
警告: 依据ISO 286的配合是通轴过直径到2500mm的标准被指定;依据 ANSI B4.1 可选的配合是只为直径到20in 规定的。
提示:如果你想要使用其它推荐的配合,那么在段[6]中对它们的选择使用额外的计算。

2.29 选择配合的安装干涉的极限偏差和范围

去增加计算的透明度和清晰度,在这段的图表中选择配合的参数被显示出来。

在左边,有轴和毂的极限偏差的示意图涉及联接的基线(基本直径)

在右边的蓝色矩形区域显示了选择的配合的安装干涉范围。达成预期的安全系数[2.7,2.8],选择联接的配合所以整个在极限偏差线中的矩形展开。

2.30 安装的光滑表面,可能恶联接下沉

纵向挤压 (力配合)
当使用连接部分压力,表面不平衡的剥落和平滑的时候。这个结果减小了原始干涉和减小了连接的负载能力。联接干涉可能意味着效结果更低(尤其是更小直径的)。表面的安装平滑度数量依赖于联接部分的粗糙度。

横向挤压 (收缩配合)
在安装温度平衡之后,在联接上发生微小表面的不平衡的塑性变形。这样的联接下沉导致在原来的安装干涉和联接的负载能力的减少。负载能力减少意味着比更低。联接下沉的值依赖于连接部分的粗糙度。

2.31 最小需要的安装干涉

这个参数指定的最小的需要的配合的安装干涉,当联接静止的没有达成需要的负载能力。This parameter specifies the minimum required assembly interference of the fit when the coupling still has not achieved the required loading capacity.

2.32 最小配合干涉

最小配合干涉的特点在于通过轴的下偏差和毂的上偏差(ei-ES)和通过联接的负载能力的决定的差异。

注释: 如果预期的安全反向滑行被维持,最小的配合干涉 dmin 必须比预期的安装干涉[2.31]更高。

2.33 最大容许的安装干涉

当联接还照着预期安全系数 [2.8]强度校验的时候这个参数设置安装干涉的极限值。

2.34 最大的配合干涉

最大的配合干涉是通过轴的上偏差和毂的下偏差(es-EI)之间的差异和对于连接部分的强度校验值决定的。

注释: 如果设计的联接没有照所有预期安全系数的强度校验做,最大的配合干涉 dmax 必须比允许的安装干涉[2.33]更低。

2.35 对于推荐配合的安装干涉的范围

这段是有意的在行[2.24]中使适合的配合选项更容易。所有推荐的配合的安装参数被显示在这里的图表里面。

蓝色列显示了特殊配合的安装参数。你可以以极限干涉的行的适当的列的位置为基础判断单个合适的配合。去获得设计联接的预期安全系数 [2.7, 2.8] ,整个列必须在极限行之间。

联接的负载能力,强度校验和安装参数. [3]

在这段中,联接的负载能力校验和所有必须的强度校验被执行。关于一个对于选择的配合的安装干涉值有意义的方差,对于中等干涉和对于两个极限干涉值 dmin, dmax检查被执行。虽然在实际中的干涉接近平均值将出现大多都一般的,对于不太可能的极限干涉,它也需要提供联接充分的强度和负载能力。对于联接负载能力的校验,最小的干涉被确定,对于最大干涉强度校验被确定。

3.1 联接的负载能力的检查

仅通过连接部分之间的摩擦固定转移整个外部负荷转移是干涉配合负载能力的基本要求。联接负载能力通过比较摩擦力[3.5]和它的总负载[2.12]进行检查。

在联接中由于接触面积形成了摩擦力;最低的负载能力会因此被显示在最小安装干涉方面最先进。假如设计的联接要充分适应这个,安全反向滑行必须比需求的安全系数[2.7]更大,在可能更小的干涉的时候。

注意:假如检查不适合这个,用一个有更大轴直径或使用有更大干涉量的联接设计。

3.3有效干涉

在联接装配期间,在接触面积(见 [2.30])上表面微不平坦的塑性形变重现。这会导致配合的安装干涉量减少。该参数规定了联接负载能力配合固定的真实有效干涉量。

3.7 毂的强度校验

加压导致在毂中生成二轴应力状态,由辐射的sr 和切向的st应力部分规定。应力的值随装配干涉增长而增长。该图显示两部分负载在毂直径上的分布。

毂的强度校验通过比较在张力上最大应力和容许应力来完成。比较的应力来自于基于积分均方误差假说应力如下关系的比能的部分分量

容许应力由钢毂的屈服强度设定;对于由铸钢制成的毂的容许应力由最小抗张强度一半决定。

假如设计的联接充分满足这个,[3.12] 安全系数结果即使较少可能最大干涉时一定比期望安全系数 [2.8]高。

注意:假如检查不适合这个,用更强大的毂,更大的轴直径或者使用更小的干涉配合设计这个联接。

3.13 轴的强度校验

加压导致在轴上生成双轴应力状态,由辐射的sr和切向的st 应力部分规定。应力的数值随安装干涉增长而增长。这个数字显示两部分负载分布依赖于轴直径。假如完全的直径,整条直径的应力是常数。

轴的强度校验通过对最大应力和容许应力在张力上的比较进行。容许应力由轴材料的屈服强度给出。比较的应力来自于基于积分均方误差假说应力如下关系的比能的部分分量:

假如设计的联接完全适合这个,结果安全系数 [3.18]甚至在较少可能最大干涉时也比期望安全系数[2.8] 高。

注意:假如该检查不适和这个,用更大直径的轴或者更小干涉来设计联接。

3.19 联接变形的检查

假如超过了容许压力,可能出现接触面积的薄层的塑性变形。这会导致接触压力减少和并发联接负载能力的减少。由于这种现象通常出现在联接有装载最大干涉联接时(以负载能力观点看为超安全设计),在接触压力上可能的减少对总负载能力没有显著意义。

当干涉配合时联接形变的检查仅有情报上的意义。假如设计的联接适应这个在所有其它的检查,可能的极度允许压力对于联接负载能力和强度不意味着凶兆。假设重新联接假如可能的化这个检查也应该尽量照做。

3.23 轴扭转的检查

联接[3.26] 的安全系数结果被给出,是允许轴剪应力和计算出的比较应力的比值。假如联接充分,计算出的安全系数一定比期望值[1.14]更高。

注意:假设检查的结果为不充分,必须执行大直径轴的新设计方案。

3.27 联接的安装参数

在该段,安装参数适合于已经设计好的联接。在段的左部分,参数指定为收缩配合联接,右部分为力配合联接。安装参数仅在联接类型目前设定在行 [2.3]有相互关联性。

3.28 横向压力(收缩配合)

在之前的毂加热后或者在毂冷却(节流)后横向压力通过部分间的非强制连接来进行。该段既规范了必需的毂加热温度[3.35]又规范了必需的轴冷却温度 [3.38]来设计联接。

加热或冷却的选择依赖于各部分的大小和技术上的可行性。在毂加热时,当构造改变在材料(假设钢,大约200到400°C) 上出现时必需观察温度有没有超出。外部部分的加热通常在油浴或者气体或者电炉中进行(直到150°C) 。有小直径的部分肯定要比大的要加热到高得多的温度。轴的冷却通常使用小联接,使用二氧化碳(-70 °C)或者压缩空气(-190 °C)。对于有大装配干涉的联接,可能使用两种方式的组合。

收缩配合不适合部分构成有热处理制造的钢和一个加热部分装上一个坚硬部分。在这种情况下必须冷却内部部分或者强力配合这联接

注意:安装温度的计算仅假设制造联接尺寸设定在20°C (68°F)时是正确的。

3.29配合

为了适当评价必需的安装温度,当安装温度也同样达到他们的最大值时有最大干涉量的配合有决定性的。

3.30装配间隙

装配间隙被用于确保在一个轴简单插入入毂时接触面积没有相互损伤。装配间隙总计为轴直径的千分之一通常认为足够了。

3.34轴材料的热膨胀系数

当使用金属材料时,热膨胀系数没有一个常数值,但是它的大小随温度升高而减少。在轴冷却时要达到期望的收缩,当计算安装温度时必须使用适合低温领域的热膨胀系数的平差值。

提示:假如该行的选择框被选择,热膨胀系数会被自动设计来做[1.17]组选中的材料组。

3.41 纵向挤压(力配合)

径向压力基于压力和机械或水簸机在一个更小部分的作用下轴强力地冲到毂里的冲劲。压力的强度在压力过程中是线性的(如图)。该力需要释放联接大约20 t到 25 %更高部分;它在轴用力时直线减少。

该压力速度不该超过2 mm/s。为了预防卡死,钢部分通常会被灌(油)湿。当大联接有大干涉哪需要极高压力时通常必须润滑接触面积。不同材料的部分间应该被干压,可是,另一方面它导致了摩擦系数和联接负载能力的减少。

3.42 配合

为了恰当地判断期望压力,当期望压力最大时最大干涉是正确的。

附加负载的过紧联接检查 [4]

该段通过对附加负载导致紧张的联接紧张径向力和挠距做详细的特殊检查。

附加负载甚至导致对最初的联接的接触压力进行重新分配。联接的检查于是包括检验新的压力条件,决定压力极值还有和容许压力的比较。在径向力和挠距的作用压力分布显示如下图。

最大容许压力值以段落[3.7, 3.13]中的强度校验和规定为基础。最小压力的检查遵守局部接触面积的分流和微小偏移创造的危险。

注意:尽管压力被重新分配,它在接触面积的总值不会改变。因此,附加负载对联接的总负载能力没有影响。

在特殊工作温度时联接的校验[5]

在双方材料特性和联接尺寸都已经决定的情况下该计算用于在接近基本温度20°C (68°F)时在 [2, 3] 段的联接的设计和检查。假如联接经常工作在更高温度,它的特性明显改变,温度的影响被证实改变如下:

该段用来检验和检查工作在特别温度的干涉配合设计的参数。

注意:标以"T"的参数联接特性在操作温度。

5.2材料的特性

材料的物理和强度特性随温度改变而改变。该段有意设定轴和毂适合于所选操作温度的必需特性。在温度20°C (68°F)时材料的特性会被规定为绿色区域。

提示:假如选中该行的选择框,特殊材料的所有必需参数会被自动设计。
警告:自动设计材料特性适合特殊材料使用以经验为主获得的参数。普通的整群材料。此方式获得的值是近似的特性而且作为最终计算我们建议使用依据材料表或制造商技术条件给出的材料特性。特别是张力中的容许应力,设计值可能与真实值明显不同。

5.6 张力中的容许应力

张力中的允许应力在可锻材料中以屈服强度给出;假设脆性材料(铸铁),它由抗张强度的一半值决定。

警告:容许应力的数值计算值仅为一个近似符号,我们建议使用依照材料表或制造商规格给出的数值。

依照ISO 286.配合扩展选定 [6]

不同于主要计算,当单独的配合推荐值在配合的设计中被使用,这段可随机挑选已经被 ISO 286标准定义过的配合。

选择适当的配合可以用两种途径:

  1. 手动挑选配合[6.6]
    在列表框[6.7, 6.8]设定所需的轴公差带和毂公差带。当您选择了未被ISO 组织定义的公差带时,极限偏差会等于零并公差标记会被显示成红色。
  2. 使用自动配合搜索功能
    使用行[6.5]运行自动设计。当已经启动时,计算进行合适的轴和毂的公差带组合并查找出合适的配合。当搜索配合,该程序遵循以下法则:

    - 被选配合为在均匀孔的系统中,或者依照设定[2.2]均匀的轴。
    - 毂和轴公差带为普通应用范围开处方。
    - 毂公差大于或等于轴公差。
    - 毂的公差和轴的公差之间差异大于两度。
    - 首选有更低准确度的配合。

转换已选配合参数到主要计算使用行 [6.10].的按钮。

警告:ISO 286标准定义的配合尺寸以毫米作量纲。该段的使用有一个实际用途主要用来在SI 工制单位(见[1.1])中的计算。假如您在设置成英制的计算时使用工制ISO单位的配合,配合的量纲会被转换和舍入到主要的计算中。
注意:标准ISO 286 定义了系统的公差,偏差和配合要素一直到3150mm。
提示:关于ISO 286适合系统的详细资料可见工作簿“公差及配合”。

B.锁状连合

钳位连接是刚性(固定)联接基于在他们连接部分钳位接触部分的原理。在安装时外部装载通过轴和毂的摩擦被转移。拉力螺栓外部法向力演义导致的钳位中的摩擦。

在经常拆卸的情况下联接连接适合转移小和中等负载。代表性地,他们用来做轴的钳位离合器,臂和轴的连接处,多种可调整环的固定和可调节的制动器。

联接连接被制造成两种基本类型:

  1. 分离的毂
  2. 一侧剪切的毂

联接的优点:

联接的缺点:

临时配合有低空H8/j7, H8/k7, H7/j6, H7/k6或者配合有轻微干扰H8/n7, H8/p7, H7/m6, H7/n6, H7/p6通常被使用钳位连接。

连接尺寸的设计 [7]

该段能被用来选择给出联接类型的参数和设计联接的尺寸。

7.2毂设计

从列表框中选择期望的毂设计。

7.3 接触面积的纯度

接触面积的除油会导致摩擦系数增加并且从而联接负载能力的增加。

注意:该段仅用于摩擦系数[7.4] 的设计;它不会立即影响计算本身。

7.4摩擦系数

摩擦系数显然影响整个联接的负载能力。负载能力随该值增长而增长。摩擦系数值依赖于连接部分的材料,表面粗度和纯度,接触压力分布的方法和强度。

钢轴的初步摩擦系数:
毂材料 接触面积
干的  
钢Steel 0.08 ... 0.18 0.05 ... 0.12
铸铁Cast iron 0.12 ... 0.20 0.04 ... 0.10
所有合金Al alloys 0.05 ... 0.10 0.03 ... 0.07
青铜Bronze 0.06 ... 0.16 0.02 ... 0.08
青铜Brass 0.04 ... 0.14 0.02 ... 0.05

对于小接触压力用更高粗糙度使用更高数值

提示:假如您选择行 [7.4]的选择框,摩擦 系数会根据联接尺寸,所选材料和接触面积纯度自动设计出来。

7.5 形状系数

关于联接负载能力和强度的轴圆周不均匀接触压力影响的规定。

套管的间隙配合和抗弯刚度在接触面积对于压力分布是决定性的。更小的间隙和更复杂的套管,更多的压力分布近似均匀分布。关于在联接中的压力率,系数值被设定在0.7到1之间。余弦压力分布(见照片)通常被考虑相对接近于真实值。

提示:0.75通常被用在普通精度上。

7.6 预期安全系数的反向滑行

安全系数反向滑行显示联接的最小理论负载能力(摩擦力)和总负载的比值。关于精度和输入数值信息,类型和联接重要性,生产品质和计算精度,它的数值通常在1.3到2.5之间被选择。

安全系数的定向选择:

7.7期望强度安全系数

该段被用来检查决定的联接和状态即允许和最大结点压力的比值。关于输入信息的准确度和可信度,重要联接,优质品生产和计算的准确度,它通常被选在1.5到3的范围内。

选择安全系数的定向值:
注意:当用中空轴联接时,这儿的安全值选择也同样用来作轴强度校验(见[8.21])。
提示:一般决定安全系数的程序可见文档“安全的系数”。

7.9 运行率

该系数给出了关于减少联接负载能力操作参量的总作用。它的大小依赖于驱动和装载的类型,操作条件和管理联接预期寿命。就提及的参量,文献给出的系数值的范围在1到3之间。

提示:为了更容易地选择参数,这应用拥有自动设计。当输入区域右边的选择框被激活,该参数会基于段中已经决定的参数被自动决定。

7.12连接尺寸

该段被用来设计联接的尺寸。当设计联接时,第一次选择期望的轴 [7.15]直径。对于设定直径,该程序计算要安固定安全转移工缀荷需要的最小功能联接长度 [7.16]。通过在行[7.17]选择实际联接长度来完成联接尺寸的设计。

推荐的毂的尺寸可见文档“毂的尺寸的指导选择值”中。

提示:当启动行 [7.17] 的选择框联接的长度会被自动设计出来。

7.14 最小的轴直径

该段给出最小的轴直径,它对安全的转移输入扭矩是有必要的。

警告:最小的直径通过对扭转的轴的强度校验来决定。假如联接仅有轴向力负载,不用规定最小轴直径的数值。

7.15 轴直径

选择一个比最小推荐直径 dmin更大的轴直径。

推荐:当轴被来自外部的附加径向力(例如在大齿轮)影响变紧,推荐选择一个比最小直径dmin大20到30%的轴直径。

7.16 最小的功能的联接长度

此段给出需要工缀荷的安全转移的最小功能联接长度。

推荐: 如果联接的功能长度看起来太大(L/d>3),对于更大的轴直径重新设计。

7.17 功能性的联接长度

选择一个比计算最小长度S[7.16]更大的联接长度。

联接长度选择:

毂材料

L/d
1.0 ... 1.5
铸铁,轻合金 1.6 ... 2.0

 

提示: 当在行[7.17]中的选择框是激活的,联接的长度将被自动设计。

7.18 安装预加应力,连接螺栓的设计

该段用来做连接螺栓的设计和决定他们的安装预加应力。在设计阶段,第一次选择连接螺栓[7.20]的总数。这程序会因而计算规定连接尺寸[7.21]并且固定期望负载能力和联接强度的安装预应力的容许范围。在选择好安装预加应力 [7.22] 和螺栓材料[7.23]后,计算会执行连接螺栓尺寸[7.24]的初步设计。假如被推荐的螺纹太大,用更好品质的材料或者更多数目的螺栓重新设计。

提示:假如在行[7.22]的检查栏被选中,期望的安装预应力会被自动设计出来。
注意:对于有粗糙工制螺纹螺栓被在工制单位(见 [1.1])SI被计算设计,对于以英寸命名的螺栓以英制来设计计算。

7.22 安装预加应力

在行[7.21]选择连接螺栓的安装预加应力的推荐值。

提示: 如在行[7.22]中的选择框被选中,预期的安装预加应力将被自动设计。

7.24 最小推荐螺纹尺寸

一个简化的对于棱形螺栓的计算被用来做推荐的螺纹尺寸设计,螺纹的摩擦系数值等于0.15。 虽然这个值是相当精确的,我们推荐使用一个擅长的计算在联接螺栓设计的时候。

注意:对于有粗糙工制螺纹螺栓被在工制单位(见 [1.1])SI被计算设计,对于以英寸命名的螺栓以英制来设计计算。
提示:对于最终连接螺栓的设计和检查,使用可以在“螺栓连接”中找到的特别计算。

联接的负荷能力和强度的检查 [8]Loading capacity and strength checks of the coupling. [8]

在这段,执行联接负载能力和所有必需强度的检查。

3.1 联接负载能力的检查

固定这转移的整体外部负载通过连接部分间的摩擦是基本的联接负载容量。这联接负载容量通过比较摩擦力[8.4] 和他的总操作负载[8.5]来选择。

假如计划负载适合这个,安全系数相反滑下一定比期望的安全系数高。

注意:检查不适合这个,使用有更高预加应力的螺栓连接,可能用更大力量或更大轴尺寸的设计。

8.7 连接螺栓的检查

一个简化的计算对于棱柱用来做连接螺栓检查,对螺纹和螺纹的摩擦系数值低于等于0.15,因此,考虑在这里的规定是单向和近似的。

提示:对于连接螺栓的最终设计和检查,使用特别的计算可以在“螺栓连接”工作簿中被找到。

8.13 用来变形的联接的检查

对于变形检查为通过比较更低质量的材料 [8.14] 的容许压力和计算出的最大接触压力[8.15]。如果联接是适应这个,计算出的安全系数[7.7]一定比期望的高。

注意:如果检查不适合这个,设计有更大力量和更大轴直径的联接,可能使用有更小压力的螺栓连接。

8.17 用来扭曲的轴的设计。

联接[8.20] 的安全系数的计算结果为轴材料允许剪应力和计算出来的比较的轴向应力的比率。如果联接充分,计算出的安全系数一定比期望的 [1.14]更高 。

注意:假设检查的结果不充分,必须实行有更大尺寸轴的新计划。

8.21 中空轴的检查。

作此检查的方式为比较在那轴材料允许容许应力和计算出的比较应力影响轴内径[8.23]。如果联接能够调节这个,计算出的安全系数一定比期望安全系数 [7.7]更高。

注意:假设计算的结果不充分,必须实行有更大尺寸轴的新计划。

比较表[9]

这段可以用来做一个快速度的轴和毂键联接预计的解决方案的对比。这里仅给出基本尺寸单独类型的联接。完全尺寸的联接可以在各自计算的独立章节(段落)中找到。

注释:安全值[9.9, 9.18]为给出类型联接所有力度检查最小的数值。
提示:至于“过于谨慎”的设计方法和干涉配合的检查(对于非常不可能的极限干涉),有可能比钳位连接时使用更低的安全系数。

设置计算,改变语言

计算参数的设置和语言的设置信息可以在文档“设置计算,改变语言”中找到。

工作簿修改(计算)

关于如何去修改和扩充工作簿的总的信息在文档“工作簿(计算)修改”中被提到。