
在日常工作中,經常有修理剛性凸緣聯軸器的要求,這種聯軸器的材質為灰口鑄鐵,但若其破損狀態是沿軸線方向剖裂,則無法修復,需要重新配制聯軸器。而此時客戶往往說不清聯軸器的使用狀況,無法提供有效的參數。在這種情況下,根據聯軸器的破裂形態,比較經濟、快捷的方法,是采用Q235-A材料代替鑄鐵件,毛坯用鋼板與圓鋼焊接拼成整體,然后再按實測尺寸加工成形。關鍵問題是確定坡口尺寸,使焊縫能承受原來的載荷,所以需要進行有限元分析。
聯軸器用來聯接不同機件中的兩軸,以便將主動軸的運動及動力直接傳遞給從動軸,在傳遞過程中聯軸器受扭矩的作用,將產生剪應力T,最大剪應力發生在靠近外徑處。剛性凸緣聯軸器從形狀上看由法蘭圓盤和空心圓筒組成,其結合面在A處,如圖所示。對于空心圓筒這部分來說,最大剪應力是在A處。
以舊聯軸器為研究對象,舊聯軸器的材質為HT20-40。因為舊聯軸器的破壞形式是沿軸線方向剖開,說明結合面A處的剪切強度是足夠的。焊接件聯軸器是根據聯軸器的結構用鋼板與空心圓筒焊接成形,如圖所示,焊縫在A處當使用條件完全一樣時,同一點上的扭矩是相等的。也就是說,只有當焊接件聯軸器A處焊縫的剪切強度與鑄鐵件聯軸器結合面A處的剪切強度相等時,才能滿足原來的工作環境狀況,保證焊接件聯軸器的正常使用。
在沒有任何參數的情況下,通過焊縫剪切強度T焊和鑄鐵剪切強度T鑄的對比,可以求出焊縫的計算厚度。焊接件A處的焊縫剪切強度計算公式如下(以一道焊縫計算):要求配制一個己經剖裂了的聯軸器,法蘭圓盤外徑為D1=380mm,空心圓筒部分外徑D=240mm,d=140mm,化簡后求得角焊縫的計算厚度a=5.9mm對于V形坡口,當坡口角度60°時,a=0.7k(k為坡口尺寸);當坡口角度>60°時,a=k。取整數,則坡口尺寸k=6-9mm由此可得出結論,當A處為一道焊縫時,取其焊縫的坡口尺寸k為6-9mm,就能滿足原有的工作條件正常使用。一般A處的焊縫采用兩道焊縫,因此強度更能得到保證,實踐證明焊縫強度足夠,聯軸器可正常運轉。
由于鑄件的生產周期長,改用焊接件可以節省工期。如果用圓鋼作為整塊聯軸器坯料,需要去掉很多余量,造成很大的浪費,而且加工時間長。因此,采用鋼板與厚壁管或圓鋼焊接制造聯軸器,經濟性好,而且快捷。
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