(一)按运行时的最大转速求热套件不发生分离时所需的过盈
在电机上采用热套件配合的零部件,大部分是套在轴上的圆环状的零部件,前者称“衬件”,后者称“套件”,如图3-44所示。
显然,套件在受力上处于不利的状况下,故仅计算套件。本节以b=b′为例,其他情况见本章参考文献[5]。
在离心力作用下,套件的内圆及衬件的外圆将分别产生径向“位移”——u1ω及u′2ω:
u1ω=9.8γω2R23λω1/(gE)(cm)
u′2ω=9.8γω2 R′23λω′2/(gE)(cm) (3-40)
式中γ——材料密度,对钢,取7.85×103kg/cm3;
ω——旋转角速度(rad/s);
R2,R2′——分别为套件的外半径(cm),衬件的外半径(cm);
g——重力加速度,取g=980cm/s2;
E——钢的弹性模量,碳钢取2.0×107N/cm2;
λω1、λ′ω2——套件、衬件的柔度。
式中,μ为泊松比,对碳钢,取μ=0.24~0.28。
设配合面的接触压强为p,则在压力的单独作用下,使套件内圆产生的径向位移u11为
式中Rδ——套件、衬件套在一起后的共同半径(cm),计算时可取Rδ≈R1或R′2;
b——衬件宽度(cm);
η1——套件、衬件配合面间摩擦系数,它与合面间压强p有关,见图3-45,为安全起
见,可取η1≈0.05;
图3-44 环与实心轴过盈配合示意图
图3-45 套件和衬件之间的摩擦系数与配合面上的压强的关系(www.daowen.com)
注:上限用于计算解开所需的轴向力;下限用于计算配合零件转矩传递最大值。
Tm——电机的最大转矩倍数;
PN——电机额定功率(按1kW≈105N·cm/s代入式(3-44))。
衬件外缘的径向位移(受到压缩,方向与u11相反)u′22为
在旋转惯性力和接触压强同时作用下,套件的内缘的径向位移δ1为
衬件外缘的径向位移−δ2为
配合公差δ=δ1+δ′2=9.8γω2R23λω1/(gE)−9.8γω2R′23λ′ω2/(gE)+pR2λ11/E+pR′2λ′22/E(cm)(3-48)
设决定配合公差的条件为“松脱转速”ω0,即在ω=ω0时,p=0,则配合公差为
式(3-49)即为按给定的配合公差δ,即所求的在半径方向的过盈量。若要使δ值具有一定的安全裕度,可在ω0值上考虑:可令ω0=1.1~1.3nmax,nmax为电机工作时可能出现的最大转速。
将式(3-49)代入式(3-48),解出p:
式(3-50)为在给定的ω0的条件下,计算在各种ω的条件下接触压强的公式,式(3-51)为未转动时的接触压强,它是在各种转速下的最大值。
(二)按所承受的转矩求所需的过盈量
电机产生最大转矩Tm时的角速度ω=ωm[ωm≈(0.7~0.8)ωN,ωN为额定角速度],将式(3-44)代入式(3-48)得
式(3-52)即为传递最大转矩时所需的在半径方向上的过盈量。将式(3-52)和式(3-48)中消去δ,便得出在各种角速度ω下求取接触压强的公式。
式(3-53)为在不同角速度ω下传递扭矩时的接触压强。其中pmax、Rδ、b及η1的含义及取值与式(3-51)及式(3-44)中的相同。
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