几种常见轴类零件连接结构

2018-01-03彭春竹

设备管理与维修 2017年10期

关键词：轴类过盈扭矩

彭春竹

（甘肃青龙管业有限责任公司，甘肃张掖 734500）

几种常见轴类零件连接结构

彭春竹

（甘肃青龙管业有限责任公司，甘肃张掖 734500）

以塑料管、带材生产机械为例，介绍常见轴类零件的连接结构及使用特点。设备设计和制造时，通过合理选用连接方式，可使设备结构更具合理性。

轴类连接结构；塑料管；带材生产机械

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.10.22

0 前言

在塑料管材生产机械制造中，轴类连接结构主要为轴类零件与孔类零件结构之间提供传递扭矩或者轴向止位的作用，应用十分普遍。

1 扭矩传递与轴向止位作用一体

1.1 加工尺寸或机械外力形成过盈配合连接

主要利用严格的加工尺寸或机械外力使轴类零件与孔类零件之间形成过盈配合连接，轴向也不发生位移。此种连接也可以增加键类配合使用的情况下传递扭矩更可靠。

1.1.1 热装连接

此种连接主要运用物体之间的加工装配间隙形成过盈配合连接。主要特点：传递扭矩大，容易安装但不容易拆卸。常用于减速器内部齿轮的安装，如大型塑料挤出机的输出轴齿轮。此类结构的低温和加热装配都是利用热胀冷缩的原理，将轴类零件降到一定温度或者是将孔类零件加热到一定温度，从而临时消除孔与轴的过盈量，然后讯速将轴、孔按设计要求装配到一起的装配方法。在加工过程中主要通过轴径的大小及需要传递的扭矩来控制过盈量。装配时有机械压入法、低温装配法和加热装配法。机械压入需要选择合适的工装，低温及加热装配要避免由于温度的变化导致零件的组织发生变化，以免影响材料性能。

1.1.2 加压变形形成的过盈配合连接（图1）

图1 加压变形形成的过盈配合连接

通过外力挤压使孔类零件变形，与轴类零件贴合形成过盈配合达到锁紧连接。主要特点：用于大型整体孔类零件的固定及安装。如塑料机械中常见的管材撕碎机主轴两端的减速器输出空心轴与主轴的连接。当扭矩达到极限值，锁死连接解除，对所有部件有一定保护作用。安装时，将开口收缩环及压盘按照顺序依次套装在轴上，由于此时间隙较大，容易安装。套好后通过不断拧紧螺栓，使压缩环内径尺寸变小，直到与孔类零件的外径尺寸达到过盈配合。进一步拧紧压缩孔类零件，直到孔类零件与轴类零件产生过盈配合，达到连接的目的。

1.1.3 胀套连接（图2）

图2 胀套连接

通过使胀套中的胀块的轴向位移，胀块与孔内零件摩擦面的间隙逐渐变小，摩擦力增大，形成锁紧。主要特点：通过胀套将轴与孔类零件连接起来，安装完毕后，胀套就成为了其中一部分。胀套安装时无须加热、冷却或加压设备，只须将螺栓按要求的力矩拧紧即可，调整方便。胀套的使用寿命长，强度高。胀套依靠摩擦传动，对被连接件来讲，没有键槽产生的结构削弱影响，也无相对运动，工作中不会产生磨损。胀套在超载时，将失去连接作用，可以保护设备不受损害。尤其是在安装一些整体构件时，由于构件尺寸大，采用此种连接更为方便。常用于冲击力较大工况的皮带轮安装及一些大型机构的整体安装。如破碎机的皮带轮，管材卷管机的整副绕卷机构的安装。

通过螺杆的拧紧使胀块压入，胀块的两个面与轴类零件及孔类零件的连接面相互贴合，螺杆旋入越紧，两个面贴合得越紧，轴类零件与孔类零件的相互摩擦力就越大，传递的扭矩就越大。胀套类结构的形式有很多种，但原理基本相同。

1.2 利用构件直接作用于两个物体之间行成有效连接

利用构件直接作用于两个物体之间，让两者之间行成有效连接，同时提供扭矩传递并起到轴向止位作用。此类结构主要用于中低扭矩的传递。常见的有销轴类、紧定螺钉类。扭矩传递的能力与销或者紧定螺钉的抗剪切能力相关。

1.2.1 销类（图3）

图3 销类结构形式

连接销穿过两个需要连接的物体之间，达到连接目的。主要特点：有过载保护作用，拆装方便，定位精准。多次拆卸后会影响定位精度。主要结构形式：将轴类零件与孔类零件套装后，将销穿过销孔，达到连接的目的，如万向联轴器。

1.2.2 紧定螺钉类（图4）

图4 紧定螺钉类结构形式

工作原理与销连接类似。主要特点：主要用于低扭矩传递，定位精度要求不高的部位。将轴类零件与孔类零件套装后，紧定螺钉旋入，螺钉头对准止位孔，达到连接目的，如编码器的轴与编码轮的固定。

2 轴向止位作用，与扭矩传递作用分开

利用构件对两个物体之间的锁紧机构主要提供轴向止位作用，此构件对两个物体之间不形成联系，作用分开。当需要传递扭矩时，可在孔类零件之间增加键类或者卡槽类结构。传递扭矩的大小与该提供轴向止位作用的构件无关。主要说明轴的单端止位，如果需要两端止位，可增加类似相应构件。

2.1 轴端螺纹锁紧（图5）

图5 轴端螺纹锁紧结构形式

通过螺纹锁紧的力量进行轴端止位。主要特点及结构形式：可分为接螺母旋入压紧式和压盖式，这种结构主要用于轴端不常拆卸的构件的锁紧，对于零件有一个轴向的锁紧力。如皮带轮、链轮等。

2.2 卡簧、销或弹簧销结构

工作原理、特点及结构形式：卡簧常用于零件轴向定位。利用卡槽与卡簧的配合形成轴向止位。其中销结构主要有手动式的止位销，也有用于快速安装的弹簧销或者弹簧淬火珠。在塑料机械中如挤出机螺杆与分配传动箱的花键连接轴向锁紧利用了弹簧淬火珠的原理。如图6所示，轴类零件与孔类零件套装后，轴类零件一端有轴肩，一端由带有弹簧销的套环与止位槽的配合，对孔类零件的另一端进行止位。

在实际工作中，常存在工装安装频繁的工况，需要一种快速锁紧的止位装置，如滴灌带卷盘的换卷。由于卷盘用于轴用于绕卷带材，如果采用类似螺纹锁紧或者简单的止位销的连接，会因为卷盘在绕卷过程中发生的膨胀及螺纹的惯性锁死造成难拆难卸，影响工作效率。可以在这些止位结构的前面加装平衡旋转装置来抵消由于卷盘膨胀及旋转带来的不良影响，最终达到快速锁紧的目的。图7是一种滴灌带卷盘的轴向快速锁紧装置，其中顶尖、轴承和轴承座构成平衡旋转装置，运用时，将止位底座卡到止位销后，通过螺纹的松紧的变化，使整个平衡装置给滴灌带卷盘端面提供轴向的压紧力。滴灌带在不停的绕卷时，发生膨胀。此平衡装置通过螺纹的松紧变化，可以很方便的松开卷盘。