论文部分内容阅读
摘要：了解销及销轴的结构形式及计算，其在斗轮机中的应用范围十分广泛。
关键词：销；销轴；分类；计算；应用
了解销及销轴的作用及结构形式，设计需注意的问题，销轴设计的计算。销及销轴在斗轮机中应用十分广泛，其主要作用是装配定位，连接及安全保护。
1.销及销轴的主要作用及结构形式
1.1常用销的种类
按作用分：定位销，连接销和安全销。
定位销是固定两构件间的位置，方便加工和装配，如减速器上下箱体面的定位，仅作定位用，传递力靠连接螺栓。连接销是联接两构件，如轴上零件与轴的联接。安全销是作为两联接构件中的过载剪断元件，如两半联轴器中的柱销。
作为定位销使用时，一般不承受载荷或只承受很小的载荷，载荷由连接件承受（如减速器合箱螺栓），故定位销不作强度计算。定位销直径按结构需要定，长度为直径的1-2倍，或按所连件厚度确定，数量不少于2个，且成对角线布置，相距越远定位效果越好。
按结构可分为：圆柱销，圆锥销及开口销。
圆柱销主要作为定位销用，也可作连接用，与孔过渡或过盈配合，孔要求配钻，铰，可多次装拆，但定位精度和可靠性随着拆装次数而下降。圆锥销作定位销用，也可作连接用，因具有锥度，在受横向力时具有一定的自锁能力，与孔成锥面结合，可多次装拆而不影响定位精度和可靠性，多用于需经常拆卸处，定位精度高于圆柱销。圆柱销和圆锥销都有带内螺纹和带螺尾的；带螺纹的安装拆卸更方便，常用于盲孔或拆卸困难的场合。另弹性圆柱销和开尾圆锥销具有装配后不易松脱，且对孔加工要求不高等特点，拆卸方便，多用于有冲击，振动的场合。开口销与销轴配用，防止销轴脱落，也可用于螺栓联接的防松。销轴也可称作铰轴，将两铰性质件联接构成铰轴联接，如油缸与油缸铰座的联接。
以上为斗轮机常用型。
1.2销轴的定位
通常销轴联接需要约束轴向（单向或双向）移动，或约束转动和轴向移动，定位后也需要防松；轴向定位通常有 轴肩，挡板，卡板，螺母等
前面已述多种轴向定位，设计时应根据需要选择不同的方式，原则应做到定位可靠，制作简单，安装拆卸方便，尽量采用标准件。需要约束转动的轴，可采用方形卡板、拉板等。
2.销及销轴的计算
如前所述销作为定位用时一般不受载荷故通常不需计算。当销用于连接和作安全构件使用时，应作相关的计算。根据销连接受力不同，计算方法不同。
2.1连接销的强度计算
2.1.1圆柱销承受横向力F时剪切应力τ计算：
F--横向力 Z--连接销个数 d--销的直径，mm；N--销的许用剪切应力，MPa
2.1.2圆柱销或被连接件承受转矩T时应力计算：
（1）圆柱销承受转矩时剪切应力τ计算
（2）销或被连接件的挤压应力
d=（0.13～0.16）D L=（1～1.5）D（对轴心取矩，FxD/2=T，销所受的剪力为F=2T/D）
T--转矩，N.mm --圆柱销或被连接件的挤压应力，MPa
--销，轴，套三个零件中最弱者的许用挤压应力，MPa
D--轴的直径，mm d--销的直径，mm L--销的长度，mm 其它同上
（3）圆锥销承受转矩时剪切应力τ计算
受载荷如图，d--销的平均直径，mm 其它同上（常取d=0.2～0.3D）
2.2安全销的计算
安全销的直径
D0--安全销中心圆直径，mm [τb]--剪切强度，MPa [τb]=（0.6～0.7）[бb]
[бb]--抗拉强度，MP 其余同上
2.3销轴连接的计算
a=（1.5～ 1.7）d b=（2.0～3.5）d
（1）静边连接时销轴或拉杆工作面的挤压应力计算
静连接时中间拉杆和该处销轴挤压应力
a，b--连接件相关尺寸如图，mm其余同上
静边接时销轴或拉杆工作面的挤压应力计算
静连接时外侧拉杆和该处销轴挤压应力
（2）销轴的剪切应力
（3）销轴的弯曲应力
[бbp]--许用弯曲应力120～150MPa，对于35和45号钢
（4）动连接时销轴或拉杆工作面的按抗磨损强度计算，即考虑压强是否够，其余计算同静连接动连接时中间拉杆和该处销轴许用压强
动连接时外侧拉杆和该处销轴许用压强
许用压强，MPa 取连接件和被连接件中较小者，查手册第二册表5-3-17，其余同上
2.4.铰轴的计算
如前所述，斗轮机铰轴使用较多，最典型的结构如下图，其支承距较小，受力较大，铰轴不仅受弯还受剪，且其剪力较大，因支承距较小有可能剪力大于弯应力.根据材料力学和GB/T3811的要求，应按复合应力进行计算。
（1）剪切应力
圆形截面最大剪应力计算：
R---铰轴半径，mm τc--最大剪应力，MPa
（2）弯曲应力 l--跨距，mm D--铰轴直径，mm
弯矩 截面系数
（3）轴向拉伸应力
（4）合成应力，按第四强度理论计算
[б]--许用弯曲应力
（5）抗剪切计算 D--铰轴直径，mm
（6）比压计算
3.斗轮机中常用的销轴铰轴及特点
3.1均衡梁铰轴结构
特点：（1）构成铰轴联接，主要承受径向力；
（2）轴向定位一端为轴肩，一端为双螺孔轴端挡板；
（3）軸两端大中间小，方便装配；
（4）引导角15度，方便装配；
（5）轴端螺栓防松为止动垫片，不需经常拆。
3.2扭力座销轴联接
特点：（1）主要承受径向力；
（2）采用标准销轴联接，一端轴肩定位，一端开口销定位；
（3）轴向定位精度不高。
3.3斗子与轮体的联接
特点：（1）主要承受径向力；
（2）一端轴肩定位一端开口销定位；
（3）销轴轴肩一侧削平；
（4）每个斗子两侧各配一个联接，除一个方向（绕销轴）的转动外其余全约束；
（5）用定位块约束了销的转动。
3.4上部结构铰座铰轴联接
特点：（1）构成铰轴联接，主要承受径向力；
（2）轴向定位一端为轴肩，一端为双螺孔轴端挡板；
（3）轴径向尺寸逐渐减小，轴只能从一端装入；
（4）引导角15度，方便装配；
（5）螺栓防松均为止动垫，不需经常拆。
3.5门座后腿与尾车的联接
特点：
（1）构成铰轴联接，承受径向力和部分轴向力，采用球轴承；
（2）轴向定位一端为轴肩，一端为双卡板；
（3）轴径渐增轴从一端装入；
（4）引导角15度，方便装配；
（5）轴肩采用焊接式。
4.结论
通过了解销及销轴的作用及结构形式，设计计算，我们在斗轮机设计时可选择合适的销及销轴。
参考文献：
[1]成大先等主编 机械设计手册 第2卷 -5版。北京：化学工业出版社，2007
[2]刘鸿文主编 材料力学 -4版。北京：高等教育出版社，2004
[3]起重机设计规范 GB/T3811 北京：中国标准出版社，2008
[4]孙志礼主编 机械设计 北京：科学出版社，2008
关键词：销；销轴；分类；计算；应用
了解销及销轴的作用及结构形式，设计需注意的问题，销轴设计的计算。销及销轴在斗轮机中应用十分广泛，其主要作用是装配定位，连接及安全保护。
1.销及销轴的主要作用及结构形式
1.1常用销的种类
按作用分：定位销，连接销和安全销。
定位销是固定两构件间的位置，方便加工和装配，如减速器上下箱体面的定位，仅作定位用，传递力靠连接螺栓。连接销是联接两构件，如轴上零件与轴的联接。安全销是作为两联接构件中的过载剪断元件，如两半联轴器中的柱销。
作为定位销使用时，一般不承受载荷或只承受很小的载荷，载荷由连接件承受（如减速器合箱螺栓），故定位销不作强度计算。定位销直径按结构需要定，长度为直径的1-2倍，或按所连件厚度确定，数量不少于2个，且成对角线布置，相距越远定位效果越好。
按结构可分为：圆柱销，圆锥销及开口销。
圆柱销主要作为定位销用，也可作连接用，与孔过渡或过盈配合，孔要求配钻，铰，可多次装拆，但定位精度和可靠性随着拆装次数而下降。圆锥销作定位销用，也可作连接用，因具有锥度，在受横向力时具有一定的自锁能力，与孔成锥面结合，可多次装拆而不影响定位精度和可靠性，多用于需经常拆卸处，定位精度高于圆柱销。圆柱销和圆锥销都有带内螺纹和带螺尾的；带螺纹的安装拆卸更方便，常用于盲孔或拆卸困难的场合。另弹性圆柱销和开尾圆锥销具有装配后不易松脱，且对孔加工要求不高等特点，拆卸方便，多用于有冲击，振动的场合。开口销与销轴配用，防止销轴脱落，也可用于螺栓联接的防松。销轴也可称作铰轴，将两铰性质件联接构成铰轴联接，如油缸与油缸铰座的联接。
以上为斗轮机常用型。
1.2销轴的定位
通常销轴联接需要约束轴向（单向或双向）移动，或约束转动和轴向移动，定位后也需要防松；轴向定位通常有 轴肩，挡板，卡板，螺母等
前面已述多种轴向定位，设计时应根据需要选择不同的方式，原则应做到定位可靠，制作简单，安装拆卸方便，尽量采用标准件。需要约束转动的轴，可采用方形卡板、拉板等。
2.销及销轴的计算
如前所述销作为定位用时一般不受载荷故通常不需计算。当销用于连接和作安全构件使用时，应作相关的计算。根据销连接受力不同，计算方法不同。
2.1连接销的强度计算
2.1.1圆柱销承受横向力F时剪切应力τ计算：
F--横向力 Z--连接销个数 d--销的直径，mm；N--销的许用剪切应力，MPa
2.1.2圆柱销或被连接件承受转矩T时应力计算：
（1）圆柱销承受转矩时剪切应力τ计算
（2）销或被连接件的挤压应力
d=（0.13～0.16）D L=（1～1.5）D（对轴心取矩，FxD/2=T，销所受的剪力为F=2T/D）
T--转矩，N.mm --圆柱销或被连接件的挤压应力，MPa
--销，轴，套三个零件中最弱者的许用挤压应力，MPa
D--轴的直径，mm d--销的直径，mm L--销的长度，mm 其它同上
（3）圆锥销承受转矩时剪切应力τ计算
受载荷如图，d--销的平均直径，mm 其它同上（常取d=0.2～0.3D）
2.2安全销的计算
安全销的直径
D0--安全销中心圆直径，mm [τb]--剪切强度，MPa [τb]=（0.6～0.7）[бb]
[бb]--抗拉强度，MP 其余同上
2.3销轴连接的计算
a=（1.5～ 1.7）d b=（2.0～3.5）d
（1）静边连接时销轴或拉杆工作面的挤压应力计算
静连接时中间拉杆和该处销轴挤压应力
a，b--连接件相关尺寸如图，mm其余同上
静边接时销轴或拉杆工作面的挤压应力计算
静连接时外侧拉杆和该处销轴挤压应力
（2）销轴的剪切应力
（3）销轴的弯曲应力
[бbp]--许用弯曲应力120～150MPa，对于35和45号钢
（4）动连接时销轴或拉杆工作面的按抗磨损强度计算，即考虑压强是否够，其余计算同静连接动连接时中间拉杆和该处销轴许用压强
动连接时外侧拉杆和该处销轴许用压强
许用压强，MPa 取连接件和被连接件中较小者，查手册第二册表5-3-17，其余同上
2.4.铰轴的计算
如前所述，斗轮机铰轴使用较多，最典型的结构如下图，其支承距较小，受力较大，铰轴不仅受弯还受剪，且其剪力较大，因支承距较小有可能剪力大于弯应力.根据材料力学和GB/T3811的要求，应按复合应力进行计算。
（1）剪切应力
圆形截面最大剪应力计算：
R---铰轴半径，mm τc--最大剪应力，MPa
（2）弯曲应力 l--跨距，mm D--铰轴直径，mm
弯矩 截面系数
（3）轴向拉伸应力
（4）合成应力，按第四强度理论计算
[б]--许用弯曲应力
（5）抗剪切计算 D--铰轴直径，mm
（6）比压计算
3.斗轮机中常用的销轴铰轴及特点
3.1均衡梁铰轴结构
特点：（1）构成铰轴联接，主要承受径向力；
（2）轴向定位一端为轴肩，一端为双螺孔轴端挡板；
（3）軸两端大中间小，方便装配；
（4）引导角15度，方便装配；
（5）轴端螺栓防松为止动垫片，不需经常拆。
3.2扭力座销轴联接
特点：（1）主要承受径向力；
（2）采用标准销轴联接，一端轴肩定位，一端开口销定位；
（3）轴向定位精度不高。
3.3斗子与轮体的联接
特点：（1）主要承受径向力；
（2）一端轴肩定位一端开口销定位；
（3）销轴轴肩一侧削平；
（4）每个斗子两侧各配一个联接，除一个方向（绕销轴）的转动外其余全约束；
（5）用定位块约束了销的转动。
3.4上部结构铰座铰轴联接
特点：（1）构成铰轴联接，主要承受径向力；
（2）轴向定位一端为轴肩，一端为双螺孔轴端挡板；
（3）轴径向尺寸逐渐减小，轴只能从一端装入；
（4）引导角15度，方便装配；
（5）螺栓防松均为止动垫，不需经常拆。
3.5门座后腿与尾车的联接
特点：
（1）构成铰轴联接，承受径向力和部分轴向力，采用球轴承；
（2）轴向定位一端为轴肩，一端为双卡板；
（3）轴径渐增轴从一端装入；
（4）引导角15度，方便装配；
（5）轴肩采用焊接式。
4.结论
通过了解销及销轴的作用及结构形式，设计计算，我们在斗轮机设计时可选择合适的销及销轴。
参考文献：
[1]成大先等主编 机械设计手册 第2卷 -5版。北京：化学工业出版社，2007
[2]刘鸿文主编 材料力学 -4版。北京：高等教育出版社，2004
[3]起重机设计规范 GB/T3811 北京：中国标准出版社，2008
[4]孙志礼主编 机械设计 北京：科学出版社，2008