zengxiaodong 发表于 2021-11-20 11:32

普通平键双键联结附加过盈配合

某产品的EN标准中,对于过盈联结有不合理的排斥。




这样的话,下图这种可靠的过盈联结方式,就不得不增加键联结。


zengxiaodong 发表于 2021-11-20 11:44

键联结以及花键联结,常常出现远远达不到期望可靠性的严重失效,其最主要的原因是松动问题!

换句话说,由于联结上天生存在间隙,因此在动载荷,尤其是正反向冲击载荷频繁的作用下,导致看起来很可靠的硬连接其实很容易失效。还有旋转不对中,也是键持续滑动的一大根源,这种持续滑动甚至会使得花键表面出现起瘤,进而导致其他形式的损坏。

zengxiaodong 发表于 2021-11-20 11:49

Kisssoft中进行平键设计,可以采用双键来避免双向扭矩下的松动,至少可以大幅度减少这种松动。

双键的承载能力是按照1.5个键来考虑的,这点与国标相同。

值得注意的是,推荐的双键布置,成120度夹角,而3键则是不推荐的设计方案。





zengxiaodong 发表于 2021-11-20 11:54

而且,平键的设计计算中,可以考虑摩擦的作用,从而大幅度增加平键的承载能力。


也就是可以采用过盈配合,来进一步增加联结的承载能力。


zengxiaodong 发表于 2021-11-20 11:59

过盈联结的最主要优点,恰恰是其没有任何的松动,这在正反向冲击扭矩的工况中,是一个特别重要的安全保障。


当然,过盈联结也有一个高深的问题,那就是微滑现象。就是在扭矩作用下,局部结合面出现微滑动,这种微滑动如果是静态的,那就不要紧;可是多数情况下,扭矩是变动的,因此这种微滑动就会导致所谓的“微动磨损”,最终结果就是联结失效!


下面照片是花键在运转30天,每天24小时持续运转以后的情况,有严重的锈色!



zengxiaodong 发表于 2021-11-20 13:17

过盈联结中,微米、亚微米级别的微动都会导致磨损,并最终导致失效。更不用说平键、花键联结中几十、上百微米级别的反复磨损了。

因此、微动、晃动、滑动这些是导致机械失效的最重要根源之一!
这个结论显然在逻辑上是说得通的,正因为如此,提高表面硬度、提高表面光洁度、完善的润滑、高清洁度的环境,这些都是提高可靠性的有效措施。

zengxiaodong 发表于 2021-11-20 13:19

由于带了键槽,所以过盈配合只能采用有限元来进行精确的分析计算。







zengxiaodong 发表于 2021-11-20 13:23

径向位移





切向位移


zengxiaodong 发表于 2021-11-20 13:24

径向应力





切向应力


zengxiaodong 发表于 2021-11-20 13:31

为了简单起见,轴上建模时没有键槽,用的是一根圆轴。感觉有限元计算的结果偏大,也就是配合产生的压应力以及能够承受的极限扭矩都偏大。


轴表面压应力



轴表面径向位移

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