专利名称：管磨机中空轴r区抗疲劳性能的设计方法
技术领域：
本发明属于管磨机中空轴技术领域，特别涉及到管磨机中空轴R区抗疲劳 性能的设计方法。
背景技术：
中空轴与筒体端盖共同组成管磨机的磨头系统，中空轴由法兰和轴肩段经 圆弧R区联接而成，轴肩属于薄壁圆管，如图1所示。中空轴支撑在主轴承的 轴瓦上，承受着整个磨体及研磨体的运转动载荷，在交变应力的作用下连续运 行，是磨机本体最薄弱的环节，也是最难控制制造质量的部件。中空轴在低于其材料疲劳极限的情况下损坏，是由于应力集中和材料内在 缺陷造成的，而中空轴的轴根R区，恰是这两种"断裂源"之所在部位。基于 中空轴本身结构形式的需要，R区的出现在所难免，减少材料縮孔等内在铸造 缺陷，这是铸造工艺学的问题。通过对大量中空轴R区断裂现象进行研究，发 现中空轴R区结构设计不合理是造成应力集中的主要原因。发明内容为解决中空轴R区结构设计不合理现象，本发明设计了一种管磨机中空轴 R区抗疲劳性能的设计方法，利用该方法设计的中空轴，具有结构简单、抗疲 劳性能好、使用寿命长等特点，较好的避免了中空轴经常发生的R区断裂的现 象。为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案
所述的管磨机中空轴R区抗疲劳性能的设计方法，其中空轴R区R角度大 小与其应力集中有直接关联，即R区的内圆R,的角度越大，应力集中越小；而 R区的外圆R2的角度越大其R区的厚度变薄，也就是说沿中空轴轴线回转面积 减少，使得中空轴抗疲劳强度降低，为此外圆R2合适的角度范围为0.8 R,《由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性1、 本发明的管磨机中空轴R区抗疲劳性能的设计方法，其取值范围采用了 优化设计，而且取值范围经实际应用得到肯定。2、 依据本发明设计方法所设计的中空轴具有结构简单、抗疲劳性能好、使 用寿命长等特点，较好的避免了中空轴经常发生的R区断裂的现象。
图1是中空轴R区原结构示意图； 图2是本发明R区设计原理图；具体实施方式
本发明的管磨机中空轴R区抗疲劳性能的设计方法，其中空轴R区R角度 大小与其应力集中有直接关联，即R区的内圆Ri的角度越大，应力集中越小； 而R区的外圆R2的角度越大其R区的厚度变薄，在同样条件下，图1比图2沿 中空轴轴线回转，回转面积减少23.3 38.5%,使得中空轴抗疲劳强度降低，为 此外圆R2合适的角度范围为0.8R,《R2《&。中空轴材料的持久极限是决定交变应力作用下中空轴强度的直接依据，因 而提高中空轴的持久极限，对于增加中空轴抵抗疲劳破坏的能力十分重要。在 交变应力的作用下，当其它条件相同时，有应力集中的疲劳裂纹一般都是从中 空轴R区的应力集中处开始的，故在结构上应采取合理的设计，以减少R区的有 效应力集中系数。在交变应力的作用下，当其它条件相同时，有应力集中的试件的持久极限 较没有应力集中的试件低，它的局部应力很大，在较低的载荷下就会出现疲劳裂纹，从而使其持久极限降低。对于中空轴来说，有效的应力集中系数K的大 小决定于中空轴的两段直径尺寸之比D/d及圆角半径R，如果D/d是一定的， 则中空轴的应力集中系数K只与圆角半径R的大小有关。中空轴R区R的角 度越大，其应力集中越低。根据此原理，在中空轴R区的设计中， 一般均设计 成R圆角的内、外圆尺寸大小不一，采取加大外圆R2的角度的办法。根据此方 法所设计的中空轴在具体地使用过程中，仍有许多在R区产生裂纹。通过对现场大量中空轴R区断裂现象进行研究，发现了中空轴R区R角度 大小与其应力集中的关系。正确地设计方法应是在同样条件下，R区的内圆Rj 的角度越大，其应力集中越小；而R区的外圆R2的角度越大，由于其R区的厚 度变薄，在同样条件下，图1比图2沿中空轴轴线回转，回转面积减少23.3 38.5%，中空轴抗疲劳的能力不但没有提高，反而下降。因此中空轴R区结构 的正确设计应是外圆R2角度《内圆R,角度，得出外圆R2合适的角度范围为 0,8R^R2《Ri。在采用中空轴结构时，D、 d—般是一定的，就需要对中空轴R区结构进行 特殊设计，协调好R区尺寸大小，尽量减少应力集中系数。
权利要求
1、一种管磨机中空轴R区抗疲劳性能的设计方法，其特征在于该中空轴R区R角度大小与其应力集中有直接关联，即R区的内圆R1的角度越大，应力集中越小；而R区的外圆R2的角度越大其R区的厚度变薄，也就是说沿中空轴轴线回转面积减少，使得中空轴抗疲劳强度降低，为此外圆R2合适的角度范围为0.8R1≤R2≤R1。
全文摘要
一种管磨机中空轴R区抗疲劳性能的设计方法，其中空轴R区R角度大小与其应力集中有直接关联，即R区的内圆R<sub>1</sub>的角度越大，应力集中越小；而R区的外圆R<sub>2</sub>的角度越大其R区的厚度变薄，也就是说沿中空轴轴线回转面积减少，使得中空轴抗疲劳强度降低，为此外圆R<sub>2</sub>合适的角度范围为0.8R<sub>1</sub>≤R<sub>2</sub>≤R<sub>1</sub>。利用该方法设计的中空轴，具有结构简单、抗疲劳性能好、使用寿命长等特点，较好的避免了中空轴经常发生的R区断裂的现象。
文档编号B24B5/00GK101148017SQ20071018993
公开日2008年3月26日 申请日期2007年11月6日 优先权日2007年11月6日
发明者刚梅林, 洁 白, 贺炎炎, 赵卫锋 申请人:中信重型机械公司;洛阳矿山机械工程设计研究院