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在發展中求生存,不斷完善,以良好信譽和科學的管理促進企業迅速發展電機軸伸出問題的幾率很小,只是在電機修理廠偶爾會遇見斷軸的情況。Ms.參非常清楚軸伸何等重要,卻也不曾想軸伸或軸伸鍵強度會出現問題,覺得地球人都知道的標準電機軸伸結構,幾何尺寸標準限死、材質歷經好幾十年從未改變,沒必要花功夫研究。哪知凡事有這么個規律:料想不可能而忽略、心中始終有些忐忑的問題,總是會“碰巧"出現。這不,專門從事電機售后服務的朋友小H找Ms.參,咨詢為什么最近有個別規格的電機軸伸老出問題。
Ms.參的直覺意識到:軸伸問題既然發生了,這不是小事,可能是設計環節有重要元素疏忽了。Ms.參先打問清楚具體情況:軸伸鍵受損、鍵槽變形;個別軸伸齊根斷掉。接下來,開始對照標準軸伸尺寸、核實額定功率。果不其然,軸伸易出問題的電機安裝尺寸非標、功率輸出有1.2倍服務系數要求。
事實上,類似滿足特定用戶專用設備的非標安裝尺寸的情況愈來愈普遍。許多技術實力雄厚的電機配套戶為搶占市場,一方面竭力壓縮設備外形尺寸、一方面想方設法大幅提升設備潛能,帶動了體積小、性能強的高功率密度電機的需求。然而,設計電機的性能雖實現了這一目標,卻高估了電機軸的機械特性,未進行嚴密的強度計算。
軸類零件設計很有講究,涉及多方面問題。第一,材質的選取和所選材料特性的研究;第二,確定安全系數;第三,強度計算。任一設計因素的忽略,都會招致致命后果。Ms.參結合朋友小H的案例,簡要談談電機軸伸強度校核計算。
材質特性:
電機軸和軸伸鍵通常為45鋼,常溫、靜載和一般工作條件下的許用應力為186MPa。
在拉伸和壓縮時(常溫、靜載)的機械性質具體為:屈服極限353 MPa,強度極限597 MPa,塑型性質:延伸率16%、斷面收縮率40%。
因延伸率大于5%,45鋼屬于塑性材料。按碳的質量百分數,含碳0.45%(介于0.25%和0.60%之間),為中碳鋼;按鋼的質量(含硫≤0.040%,含磷≤0.040%),為優質碳素鋼。
安全系數:
安全系數與很多因素有關。過大的安全系數,會浪費材料;太小的安全系數,則可能使構件不安全。一般應考慮以下幾方面:
(1)載荷估計的準確性;
(2)簡化過程和計算方法的精確性;
(3)材料的均勻性;
(4)構建的重要性;
(5)零件工作條件、減輕自重和其他因素等。一般構件取值為:塑性材料按屈服極限規定為1.5~2.0; 脆性材料按強度極限規定為2.0~5.0。以上許用應力為186MPa,表明安全系數為353/186=1.9。