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圆形截面升降杆采用导向键防止回转

来源:升降杆厂家www.wxmast.com 时间:2019-11-19 点击量:
圆形截面升降杆的各节之间采用导向键相连接,整体在任意高度上可以防止回转。这里对导向键的知识做一下相关科普和拓展。
轴毂
与轮毂相似,轴毂(shaft bossing)指与轴相连接的轴上零件,常见齿轮、带轮等。轴毂定义较为宽泛,一般以“轴毂连接”较为常用。
轴和回转零件(如齿轮、凸轮、联轴器等)轮毂的联接称为轴毂联接。联接使回转零件在轴上定位和固定,以便传递运动和动力。
轴毂联接的方式有键链接、花键联接、成形联接、胀套联接、销联接、紧定螺钉联接、过盈联接等,有些联接方式仅用于轴毂联接,有些联接方式可兼作其它联接。键和花键是最常见的轴毂联接方式
键连接
键是标准件,键设计的主要内容是:选择键的类型;确定键的尺寸;必要时校核键连接的强度。
普通平键
普通平键用于静连接,即轴与轮毂问无相对轴向位移的连接。
(1)类型和特点
普通平键按端部形状不同可分A型(圆头)、B型(方头)、C(单圆头)三种。圆头键的轴槽用指状铣刀加工,轴槽两端具有与键相同的形状,故键在槽中固定良好,但槽对轴引起的应力集中较大。方头键的轴槽用盘形铣刀加工,轴的应力集中较小,但需用紧定螺钉将其固定在键槽中。单圆头键常用于轴端。
普通平键是靠侧面传递转矩,侧面是工作面,而键的上表面和轮毂槽底之间留有间隙。普通平键结构简单、对中良好、装拆方便、加工容易,故应用广泛,但它不能实现轴上零件的轴上固定。
(2)尺寸选择
键的剖面尺寸(b×h)根据键槽所在轴段直径d由标准选取;键长L一般略小于零件轮毂的长度,且须符合键长标准系列。
(3)强度验算
在切向力Ft的作用下,键和键槽的两侧面受挤压,键的a-a截面受剪切。因此,键连接的主要失效形式是较弱零件(通常是轮毂)的工作面被压溃,其强度条件如下:
式中:σp——挤压应力,MPa;
T——轴传递的转矩,N·mm;
d——轴的直径,mm;
h——键的高度,mm;
h'——键与轮毂的接触高度,取h'≈h/2,mm;
 ——键的工作长度,mm,A型键: =L-b,B型键: =L,C型键: =L-b/2;
[σ]p——许用挤压应力MPa,见表1。
如果一个键不能满足强度要求时,可采用两个平键,两键应相隔180°布置。考虑到载荷分配不均,其强度按1.5个键计算。也可适当增加键长,但键长一般不宜超过(1.6~1.8)d,否则载荷沿键长的分布严重不均。
导向键和滑键
导向键和滑键用于动连接,即轴与轮毂之间用有相对轴向移动的连接。导向键用螺钉固定在轴槽中,轴上零件能沿键作少量轴向滑移;为拆装方便,设有起键螺孔。滑键固定在轮毂上,轴上零件带着键作轴向移动;滑键用于轴上零件轴上移动量较大的场合。由于导向键和滑键连接是动连接,所以其主要失效形式是工作面的磨损,强度条件如下:
式中:p——压强,MPa;
[p]——许用压强,MPa。
半圆键
半圆键只用于静联接,与平键一样也是以两侧面为工作面。轴上键槽用与半圆键尺寸相同的铣刀铣出,半圆键可在槽中绕键的几何中心摆动,以适应于毂槽底面的斜度。
这种键联接定心较好,装配方便,但轴上键槽较深,对轴的强度削弱较大,主要用于载荷较小的连接及锥形轴端与轮毂的连接。若强度不足需装两个半圆键时,两键应布置在轴的同一母线上,以免轴的强度削弱过大。
楔键和切向键
楔键和切向键用于静连接。
楔键上、下面是工作面,键的上表面和轮毂键槽底面的斜度均具有1:100的锥度。装配后,键楔紧在轴毂之间。工作时,靠键、轴毂之间的摩擦力传递转矩,并能承受单方向的轴向力,但定心精度不高,主要用于载荷平稳和低速的场合。
切向键由两个斜度为1:100的楔键组成,其上、下两面(窄面)为工作面,其中之一的工作面通过轴心线的平面,使工作面上压力沿轴的切向作用,能传递很大转矩。当传递双向转矩时,需用两个切向键并分布成120°~130°。切向键主要用于轴径大于100 mm、对中要求不严而载荷很大的重型机械中。
花键连接
花键在轴上加工出多个键齿,称为花键轴。在轮毂孔上加工出多个键槽,称为花键孔,二者组成的连接称为花键连接。花键齿的侧面为工作面,靠轴与毂的齿侧面的挤压传递转矩,可用于动连接和静连接。
花键因多齿承载,故承载能力高。它对轴的强度削弱轻,应力集中小,定心精度高,导向性能好,故花键连接常用于载荷大、定心精度高的静连接和动连接。但花键连接的花键轴和孔需用专用设备和工具加工,成本较高。
花键已标准化,按齿廓形状不同,分为矩形花键和渐开线花键。矩形花键因加工方便而应用最广泛。它分为轻、中两个系列,轻系列用于载荷较轻的静连接,中系列用于中等载荷的静连接和动连接。矩形花键采用小径定心。渐开线花键采用齿形定心,其加工方法与齿轮相和同,压力角有30°和45°两种,易获得较高的精度,与矩形花键相比较,它齿根厚、齿根圆角大、强度高,且具有自动定心作用。
销连接
销主要用来固定零件之间的相对位置的称为定位销,它是组合加工和装配时的重要辅助零件;也可用于连接,称为连接销,可传递不大的载荷;还可作为安全装置中的过载剪断元件,称为安全销。
销的材料一般用强度极限不低于500~600 MPa的碳素钢,例如35、45钢,许用剪应力为800 MPa。
销的主要类型有圆柱销、圆锥销、槽销和弹性圆柱销,除槽销外均已标准化。
圆柱销利用微量过盈固定在铰光的销孔中,这种销经过多次拆装会损坏连接的紧固性和定位的精确性。
圆锥销具有1:50的锥度,在受横向力时能白锁;靠锥挤作用固定在铰光的锥孔中,定位精度比圆柱销高,多次拆装而定位精度影响较小。圆锥销比圆柱销应用较广。
内螺纹圆锥销、螺尾圆锥销可用于销孔没有开通或装拆困难的场合,开尾圆锥销可保证销在冲击、振动或变载荷情况下不松脱。
槽销为沿圆柱或圆锥的母线方向开有沟槽的销,通常开三条沟,用弹簧钢滚压或模锻而成,槽销压人销孔后,其凹槽压缩变形,故可借材料的弹性而固定在销孔中,安装槽销的孔不需精确加工,槽销制造简单,可多次装拆,并适于受振动载荷的连接。
弹性圆柱销是由弹簧钢带制成的纵向开缝的圆管,借弹性均匀地挤紧在销孔中。销孔无须铰光。这种销比实心销轻,可多次装拆,但因其刚度较差,不适于高精度定位。
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