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  大功率電機(jī)軸伸出問(wèn)題的幾率很小，只是在電機(jī)修理廠偶爾會(huì)遇見(jiàn)斷軸的情況。想必大家應(yīng)該非常清楚軸伸何等重要，卻也不曾想軸伸或軸伸鍵強(qiáng)度會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，一般大家都知道標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)軸伸結(jié)構(gòu)，幾何尺寸標(biāo)準(zhǔn)限死、材質(zhì)歷經(jīng)好幾十年從未改變，沒(méi)必要花功夫研究。哪知凡事有這么個(gè)規(guī)律：料想不可能而忽略、心中始終有些忐忑的問(wèn)題，總是會(huì)“碰巧”出現(xiàn)。今天專(zhuān)門(mén)對(duì)個(gè)別規(guī)格的電機(jī)軸伸老出問(wèn)題做出解答。

  對(duì)于大功率電機(jī)軸伸這個(gè)問(wèn)題不可忽略，既然發(fā)生了這不是小事，或許是設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)有重要元素疏忽了。依次排查軸伸鍵是否受損、鍵槽是否變形；個(gè)別軸伸是否齊根斷掉。接下來(lái)，開(kāi)始對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)軸伸尺寸、核實(shí)額定功率。果不其然，軸伸易出問(wèn)題的大功率電機(jī)安裝尺寸非標(biāo)、功率輸出有1.2倍服務(wù)系數(shù)要求。

  事實(shí)上，類(lèi)似滿(mǎn)足特定用戶(hù)專(zhuān)用設(shè)備的非標(biāo)安裝尺寸的情況愈來(lái)愈普遍。許多技術(shù)實(shí)力雄厚的大功率電機(jī)生產(chǎn)廠家為搶占市場(chǎng)份額，一方面竭力壓縮設(shè)備外形尺寸、另一方面想方設(shè)法大幅提升設(shè)備潛能，帶動(dòng)了體積小、性能強(qiáng)的高功率密度大功率電機(jī)的需求。

  然而，設(shè)計(jì)大功率電機(jī)的性能雖然非常完美地實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)，卻高估了大功率電機(jī)軸的機(jī)械特性，未進(jìn)行嚴(yán)密的強(qiáng)度計(jì)算。

  軸類(lèi)零件設(shè)計(jì)很有講究，涉及多方面問(wèn)題。第一，材質(zhì)的選取和所選材料特性的研究；第二，確定安全系數(shù)；第三，強(qiáng)度計(jì)算。任一設(shè)計(jì)因素的忽略，都會(huì)招致致命后果。接下來(lái)，就這幾個(gè)問(wèn)題做下具體的分析。

大功率電機(jī)材質(zhì)和所選材料特性

  大功率電機(jī)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(yīng)力為186MPa。

在拉伸和壓縮時(shí)(常溫、靜載)的機(jī)械性質(zhì)具體為：屈服極限353 MPa，強(qiáng)度極限597 MPa，塑型性質(zhì)：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(zhì)量百分?jǐn)?shù)，含碳0.45%（介于0.25%和0.60%之間），為中碳鋼；按鋼的質(zhì)量（含硫≤0.040％，含磷≤0.040％)，為優(yōu)質(zhì)碳素鋼。 

安全系數(shù)

  安全系數(shù)與很多因素有關(guān)。過(guò)大的安全系數(shù)，會(huì)浪費(fèi)材料；太小的安全系數(shù)，則可能使構(gòu)件不安全。一般應(yīng)考慮以下幾方面：

  （1）載荷估計(jì)的準(zhǔn)確性；

  （2）簡(jiǎn)化過(guò)程和計(jì)算方法的精確性；

  （3）材料的均勻性；

  （4）構(gòu)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(gòu)件取值為：塑性材料按屈服極限規(guī)定為1.5～2.0; 脆性材料按強(qiáng)度極限規(guī)定為2.0～5.0。以上許用應(yīng)力為186MPa，表明安全系數(shù)為353/186=1.9。

大功率電機(jī)軸伸強(qiáng)度校核計(jì)算

  大功率電機(jī)軸伸強(qiáng)度校核計(jì)算軸和軸伸鍵為45鋼，許用應(yīng)力（拉伸和壓縮）[σ]=186MPa。許用剪應(yīng)力 [τ]=(0.6～0.8)×[σ]=112MPa, 許用擠壓應(yīng)力 [σ_jy] =(1.7～2.0)×[σ]=316MPa。

大功率電機(jī)強(qiáng)度校核計(jì)算步驟

  1  大功率電機(jī)額定數(shù)據(jù)：功率P，轉(zhuǎn)速n，服務(wù)系數(shù)SF。

  2  軸伸和軸伸鍵參數(shù)為：軸徑d,鍵寬b，鍵高h(yuǎn)，鍵長(zhǎng)l。

  3  軸截面積F=πd²/4。

  4  扭矩M=P×SF/Ω,其中Ω=2πn/60。

  5  軸的抗扭截面系數(shù)W=πd³/16。

  6  軸伸強(qiáng)度條件：τ= M/W <= [τ]

  7  軸伸鍵槽及軸伸鍵強(qiáng)度條件：σ_jy = 2M/d/F_jy<=[σ_jy]，式中F_jy = l×h/2。

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