一种计算锁紧盘接触面间压力的方法与流程

本发明属于机械传动连接技术领域，具体涉及一种计算锁紧盘接触面间压力的方法。

背景技术：

锁紧盘作为一种机械传动连接组件，在机械设备中起传递扭矩的作用。其结构如图1所示，其中1为主轴，2为轴套，3为锁紧盘内环，4为锁紧盘外环，5为螺栓组。锁紧盘在高速旋转中，由于离心效应，包容件接触面比被包容件接触面产生较大的径向位移，导致接触面之间接触压力减小。当转速足够大时，锁紧盘之间的接触压力已不能满足传递相应的扭矩，造成主轴和轴套的滑脱，所以，在锁紧盘设计过程中必须考虑离心效应造成的径向膨胀对过盈联接性能的影响。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种考虑离心效应计算锁紧盘接触面间压力的方法，可使计算更加接近实际，避免锁紧盘连接失效的产生。

本发明是这样实现的，其特征在于：①设定δ1、δ2、δ3分别为主轴1与轴套2、轴套2与内环3、内环3与外环4之间的过盈量；②考虑离心效应对锁紧盘接触面间接触压力产生影响。

计算步骤如下，如图1、2所示：

(1)计算各接触面受接触压力产生的径向位移

主轴1外表面的径向位移：

轴套2内表面的径向位移：

轴套2外表面的径向位移：

内环3内表面的径向位移：

内环3外表面的径向位移：

外环4内表面的径向位移：

式中：e1、e2、e3、e4—分别为主轴1、轴套2、内环3、外环4的弹性模量；

μ1、μ2、μ3、μ4—分别为主轴1、轴套2、内环3、外环4的泊松比；

d1、d2、d4—分别为主轴1、轴套2、外环4的外径，d3—内环3平均外径；

p1、p2、p3—分别为主轴1与轴套2、轴套2与内环3、内环3与外环4之间的接触压力；

(2)计算离心效应下锁紧盘的径向位移

主轴1外表面的径向位移：

轴套2内表面的径向位移：

轴套2外表面的径向位移：

内环3内表面的径向位移：

内环3外表面的径向位移：

外环4内表面的径向位移：

式中：ρ0—各部件密度；ω—锁紧盘的转速；

(3)联立方程求解离心效应下锁紧盘各接触面的接触压力

通过求解

式中：δ1、δ2、δ3—分别为设定主轴1与轴套2之间的过盈量、轴套2与内环3之间的过盈量、内环3与外环4之间的过盈量，求得p1、p2、p3。

本发明的优点及积极效果是考虑了锁紧盘实际工况下离心效应对其性能的影响，提高了解析算法对锁紧盘接触压力的求解精度，有效避免了设计过盈量不足导致锁紧盘失效现象。

附图说明

图1为锁紧盘结构图

图2为图1的左视图

图中：1—主轴，2—轴套，3—内环

4—外环，5—螺栓组

p1—主轴与轴套之间的接触压力

p2—轴套与内环之间的接触压力

p3—内环与外环之间的接触压力

具体实现方式：

如图1所示，锁紧盘各组件的参数为：主轴1内径d0为60mm、外径d1为520mm；轴套2外径d2为640mm；内环3外表面平均直径d3为663.715mm；外环4外径d4为1020mm；各组件的弹性模量e2为210gpa、泊松比μ2为0.3、密度ρ0为7800kg/m³；锁紧盘旋转速度为500rad/s。主轴与轴套之间设计过盈量δ1为0.136mm，轴套与内环之间设计过盈量δ2为0.240mm，内环与外环之间设计过盈量δ3为1.830mm。

考虑离心效应，该规格锁紧盘计算步骤如下：

(1)计算主轴1受压状态下外表面的径向位移

由(1)式可得：

(2)计算轴套2受压状态下内表面的径向位移

由(2)式可得：

(3)计算轴套2受压状态下外表面的径向位移

由(3)式可得：

(4)计算内环3受压状态下内表面的径向位移

由(4)式可得：

(5)计算内环3受压状态下外表面的径向位移

由(5)式可得：

(6)计算外环4受压状态下内表面的径向位移

由(6)式可得：

(7)计算离心效应下主轴1外表面的径向位移

由式(7)可得：

(8)计算离心效应下轴套2内表面的径向位移

由式(8)可得：

(9)计算离心效应下轴套2外表面的径向位移

由式(9)可得：

(10)计算离心效应下内环3内表面的径向位移

由式(10)可得：

(11)计算离心效应下内环3外表面的径向位移

由式(11)可得：

(12)计算离心效应下外环4内表面的径向位移

由式(12)可得：

(13)联立方程求解离心效应下锁紧盘各接触面的接触压力

由式(13)可得：

即：

对上式联立计算得：