[发明专利]一种双锥胀紧联结套设计尺寸的校核方法

摘要

本发明公开了一种双锥胀紧联结套设计尺寸的校核方法，具体方法包括：首先，通过选定的螺栓数量、螺栓拧紧力矩，在最大配合间隙条件下，计算双锥胀紧联结套(胀套)锁紧后各接触面压力以及主轴与轴套所能传递的转矩，与设计最大传递转矩进行比较，计算转矩安全系数；然后，在最小配合间隙条件下，计算各部件合成应力，与部件材料屈服强度进行比较，计算各部件的安全系数；最后，根据给定的螺栓预紧力矩得到螺栓预紧力，计算螺栓最大等效应力，得到螺栓的安全系数。该方法可以验证双锥胀套锁紧后轴套与主轴能否传递最大转矩、承载最大弯矩、各部件材料是否发生塑性破坏。能够有效验证双锥胀套设计尺寸的合理性，降低制造风险，提高产品的成品率。

主权项

1.一种双锥胀紧联结套设计尺寸的校核方法，其特征在于，所述双锥胀紧联结套由内环、外环和螺栓组成，套装在轴套和主轴上，其校核方法包括如下步骤：1)计算螺栓产生轴向力：通过选定的螺栓数量和给定的螺栓拧紧力矩M₀计算螺栓产生轴向力，式(1)中：F_a为螺栓产生轴向力，n为螺栓数，d为螺栓直径，M₀为螺栓的拧紧力矩，k为力矩系数，力矩系数取值为0.11～0.15；根据双锥胀紧联结套的尺寸及受力分析，确定轴向力F_a与胀套内环与外环接触压力p₃的关系式为：式(2)中：L为外环的长度，d₃为内环与外环接触圆锥面平均直径，μ₁为内环与外环的摩擦系数，β为内环圆锥面倾角；2)根据双锥胀紧联结套的受力分析，结合弹性力学理论，当主轴与轴套、轴套与内环处于最大配合间隙条件下：求出主轴与轴套的最小接触压力p_1a，轴套与内环的最小接触压力p_2a，满足表达式如下：式(3)中：D_1max，D_2max为主轴与轴套、轴套与内环的最大配合间隙，其他满足，d₀为主轴内径，d₁为主轴外径，d₂为轴套外径，d₃为内环与外环接触圆锥面平均直径；E₁、E₂、E₃分别为主轴、轴套、内环的弹性模量，v₁、v₂、v₃分别为主轴、轴套、内环的泊松比；通过主轴与轴套的最小接触压力p_1a计算所传递的转矩M_t，式(4)中：L₁为轴套与内环的接触长度，μ为主轴与轴套的摩擦系数；3)结合双锥胀紧联结套设计要求的最大转矩M_max和最大弯矩M_b，求当量转矩M_tT，式(5)中：K为弯矩与转矩的折合系数；与式(4)计算所得的转矩M_t进行转矩校核，计算转矩的安全系数：4)根据最大弯矩M_b和最大径向力F_r，求边缘压应力：式(7)中：S为主轴的截面面积，W_z为弯曲截面系数，弯曲截面系数的具体取值由机械设计手册可以查得；所得边缘压应力q与式(3)所得的主轴上承载的最小接触压力p_1a进行比较，如果q<p_1a则符合设计要求；5)在主轴与轴套、轴套与内环的最小配合间隙条件下，取D_1min，Δ_2min为主轴与轴套、轴套与内环的最小配合间隙，结合公式(2)、(3)求出主轴与轴套的最大接触压力p_1b，轴套与内环的最大接触压力p_2b，对主轴、轴套、内环和外环进行强度校核；6)通过给定的螺栓扭紧力矩，计算单个螺栓预紧力：式(16)中：F_a1为单个螺栓预紧力；校核螺栓强度，计算最大等效应力：计算螺栓安全系数：式(18)中：[σ]为螺栓的许用应力，根据螺栓的性能等级查询机械设计手册得到。