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[讨论] 减速机轴断,算不算设计不良?

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发表于 2010-9-1 22:16:04 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 中国福建厦门

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x
最近,有一款减速机输出轴断了,我照减速机的参数 P=2.2kw,
2 O  T& v0 R8 j: p+ h* Y8 F5 q# u4 \8 v) E6 a" N" S
减速器输出 T=860 N.M, n=24 rpm ,减速器输出轴直径Φ40, / A. g8 Y4 W( Z+ a% T
0 T5 `5 O8 ?" j/ G4 R. a% W8 b
取η=0.95  $ j8 d. X: e7 G1 N
( L$ w) R6 M/ R/ a, n! S
根据机械设计手册第二卷  D=A(p/n)^1/3
7 j+ V3 ?; K9 f# X2 {/ m9 ~5 {& d. {3 l3 E" `; e& ~% D& ?( ~  h
由于输出轴采用42CrMo4  其性能与 40Cr 相近 (A=97),但 抗疲劳等略强9 g2 ?) B8 f4 R( g7 l6 k
: w- {  }5 S8 s9 n* z
故取A=92
% N: R  x; h, l" L: `6 e
/ a( D9 U3 a$ e算出来的直径依然大于40,加上减速器输出轴都有退刀槽,意味着该减速器输出轴直径取小了
: g  u9 z5 M, r: w$ C8 N8 {4 c5 }" x- `, P: @& T5 t  d0 p' A! U9 i
以至于电机满载或过载(在无过载保护的条件下)运行时, 电机未烧毁
: I7 A1 \/ l7 C" ~8 p
9 G9 k2 A  b3 B3 F7 [* J减速器输出轴发生断裂,也许以上公式算出来的结构不算十分精确,但至少验证了该直径不满足
2 \( }$ p: g+ R: d! ]4 g: W. G5 k0 ?: R5 M% m3 l( {
请问,该种情况是算设计不良,还是说设计刚刚好是热处理工艺或退刀槽加工不良;
3 Y7 W2 Z$ I8 x/ C# b* x
" ?8 l1 p6 z  A! M8 U8 i, H
& y* S, C! r' J8 O9 w另外,生活中之所以较少发生减速器断裂事故,是因为,多数设计者设计时,考虑安全起见,都将功率放大) ~8 m  o" M% x# Y
, B5 J! ]5 _8 ?4 q4 x
一号,以至于电机使用效率仅处于80%左右;可是,在一些变载荷,条件恶劣情况下,较难做到不过载& z. N/ p+ u( Z

  g2 R* q  o3 U+ |  a6 B(我们平时有过载保护)。
发表于 2010-9-2 09:32:21 | 显示全部楼层 来自: 中国浙江杭州
本帖最后由 软体动物 于 2010-9-2 09:50 编辑 4 R! \5 p# f! f' h* N; v

% C) p" q  w( Y' U% G2 p扭断, 看一下断面, 和断的位置,5 y' f- a2 |) n7 `) }' _0 M
4 I2 L6 C) ?9 |5 c; A! m
如果是台阶处断, 或退刀槽处,则可能是车床没倒角, 应力集中.
5 _8 ^7 m" J7 U% r
: N, u. r( F0 N! m: \+ T可以改一下退刀槽,为圆弧.不要直角台阶./ K2 w5 o$ N) }8 W" j

6 a6 Z1 V0 @7 }: L( M* L; u6 ~则加粗轴直径, . o" Q! m! k) E1 [! b- o
0 x* l$ s- A1 l% v* o. V
大约估算了一下!!!
2 @1 g( g% P# ~$ |3 f2 R1 b
; Q+ F# S8 m( ~- [- P8 U你的2.2 KW的电机,  直径40MM的轴, 去掉退刀槽, 最多35不到.
  s- `; G! n0 [+ C" i7 ?) f9 s- }$ j7 }" ^0 ]9 j
应该是直径不够.
$ `3 w9 X7 q4 B* Q
- Q  J5 O( b- }) J而且,还要考虑扭力的力距方向, 如果两端都有轴承!!
9 d4 A$ b- z' E1 _) U$ L! ]* Q那轴一般做成 中间粗,两头较细, 因为力距是两边平分!!
2 \9 D; R0 M  V4 k7 L/ }/ R9 p
2 W% _8 T* B+ Z但如果是一端受力!!+ B7 g% @5 G- _
则极限时, 可能发生, 远离受力的一端为负的-100%,
: r* T* t  y3 ^3 F9 o* A而接近受力点的一端 受力 200%的现象!!
$ I2 ^+ W( g  `$ Q; e: o
' p4 o* K# p  K" c5 z
, J8 X5 I9 ^7 ^  _类似汽车一样, 急转弯时, 则一侧轮子腾空,受力为0, 而另一侧, 并不是受全车100%的力, - ~- ]; r! M) z; M2 U6 ^% I+ C
除了100%货物的力之外, 还要加上全车重力加速度的力.(惯性力) 这个力说不定比全力货物力还要大. 因为要看速度.. c/ J! [% A5 P# C) I

( y6 f7 a" s) A" e+++++++++++++++++++++++++++++++++
! ^  K! w4 l4 J; ^. h5 {: f$ A' \
' Q" W% B  a+ b8 E所以说,楼主,你死算出来的都是静载荷.  也就是高中生算的那些.5 `% |0 z# H& V" K3 E4 H* Y' O

% d( \7 m0 j) O* S, \但实际中, 都要考虑动载荷.
" s: Q1 ~: _) V' D! E0 Y/ L" n0 g: e6 f
也就是, 电机瞬间加速, 0.3秒之内, 速度从0 加到额定的速度
; b& \: v6 Z1 C' L. {/ o/ k
3 }5 `* ^' U) T那这个瞬间, 还是死算的那些扭力吗?!
* R# ~6 {" F0 _$ u% w0 t- E7 x# b
* i( R( b: j0 t4 B7 g这个瞬间, 可能3倍于静载荷也说不定.
9 H+ ^: N5 g) N4 @) h! w/ f
. O4 e. j) }  g
并且,平时的抗扭强度, 在某些时候,瞬间会演变成抗剪强度,
+ Q6 h: j5 R9 I
7 k, y" S- A! Q: n" E* D* o  W
发表于 2010-9-2 09:39:20 | 显示全部楼层 来自: 中国浙江杭州
其实,有些时候设计, 数据是死的!!
. |+ ]1 c! |, [( e) N* k* O5 ]2 m7 z* m
人是活的, 一些经验更重要!!# l: k) W# x/ n& k8 s  K
# ^* _" V8 l; s7 a7 i/ B
一些受力点, 老师傅大约一看,就知道大约要多粗的轴, 远比你死数据算出来要准得多!1) q. Z% M1 l7 U& d- [/ P" ]

3 T: x# q: S! [. ^1 @如,我们在钻孔时, 不同直径钻不同硬度的孔, 按书上一套一套, 又是直径,又是线速度,又是怎么样!!
$ O0 v/ R5 H8 U5 ~; s9 U$ E( c7 f  ~. u& N, z5 |
老师傅一拿到钻头
& ^& L8 T; V# q- f% v. d
8 Y; i! K/ p+ d& z  t  A马上答出, 大约要多少转速.

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发表于 2010-9-2 09:40:12 | 显示全部楼层 来自: 中国河南驻马店
轴的材料和热处理也会影响到轴承的强度。
发表于 2010-9-2 09:44:09 | 显示全部楼层 来自: 中国浙江杭州
本帖最后由 软体动物 于 2010-9-2 09:45 编辑
6 ?- {: O" |3 m' A9 m9 A( _* p+ y. l  z  A$ B0 p
一句话:, F% T( B2 A: M7 ]

5 t$ v3 E! l! X' C1 W: a( ^设计减速箱, 如果轴被扭断!!
/ u3 n# f: ]' o$ U& _% y3 F! g6 V
8 V+ t0 g( N" j/ D可以非常肯定地说, 这个设计师 非常地蹩脚.可以说,是非常地门外汉.
发表于 2010-9-2 14:54:54 | 显示全部楼层 来自: 中国江苏泰州
还要考虑工艺的完善
 楼主| 发表于 2010-9-2 20:08:36 | 显示全部楼层 来自: 中国福建厦门
首先,感谢 软体先生 的回答% f& _5 b% S" _1 z- i" h" f
其次,说明一些问题,如下:
% ]0 \4 U: `2 t
# w: Q8 E! E/ ?) J! Q4 T" }3 T7 T1、这款减速机是德国非常知名的牌子(由于我还在私下调查计算阶段,没有完全清楚真相前,2 A* Z! ]9 w+ g" G! q) J$ b+ E
暂不公布品牌,以免因为草率武断对其造成负面影响) 。
* s8 w  n& `5 t, z  c; H7 _; o7 N: h4 ?, J) R# Q; ^3 Q( d
2、该款减速机工作的载荷比较平稳,工作主轴转速仅15转,无冲击;唯一特殊的是,零下10度。
3 Z5 M/ S& b: j" I1 Q3 [/ L5 Z4 {- Q# o# y& ~/ V
3、我的计算是在电机满载条件,不存在冲击的情况下算出来的直径,已经比 厂商实际的减速机输出轴大;
! n2 \4 m4 }* f+ I# \6 u! o7 l% j4 p/ f6 B
正如你所说,当电机瞬间加速,在负载转动惯量 J 一定的情况下, T= J *Δw/Δt , 加速时间越小,4 K/ r* |% t. E8 {+ S! \

- Q  W5 a7 X! S" Q( R对传动轴产生的扭力矩T越大;那么,意味着,该款减速器输出轴直径,取的太小了,抑或是工艺因素?
发表于 2010-9-6 11:34:30 | 显示全部楼层 来自: 中国重庆
本帖最后由 lussssssssss 于 2010-9-6 11:43 编辑 ( S: A8 ?7 ?2 c# G3 h  a
& f2 t. b0 x: N& Z# ^
计算好像足够。' w; u6 B! S/ P% i& C, Q4 n  l
6 P$ F; {: J  f1 g# ?
最好把断面及断轴对接后情况拍下高清照放网上来看。) J3 B' `! j- D* G& h) O
要么请专业人员分析下断裂原因。1 k( m! n4 x9 _- n
( G2 ^0 S! O9 k1 k! z/ q
你图轴、装配图,热处理状况也没有
发表于 2010-9-6 11:36:05 | 显示全部楼层 来自: 中国重庆
一句话:
% j9 p7 X7 Q9 M4 s1 S" R. }( H6 T6 i4 f  s
设计减速箱, 如果轴被扭断!!: c0 X9 A3 h* }9 D
& n9 Y$ h  ]. i
可以非常肯定地说, 这个设计师 非常地蹩脚.可以说,是非常地门外汉.% W1 `+ C# x) N7 M2 T; l( H
软体动物 发表于 2010-9-2 09:44 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif

: ?% i/ M0 |# [. Z. I: G
; [- v) T+ s2 R4 S7 J6 ]+ r
, I5 |: A2 w7 ~" }3 x4 W9 D( `# D0 ?可以肯定的说,你搞机械是个外行。
发表于 2010-9-6 19:07:15 | 显示全部楼层 来自: 中国山东滨州
本帖最后由 wakang 于 2010-9-9 13:20 编辑
7 u# a# c8 M* w9 m8 G
安全系数取得多少啊
. X6 N  y) b3 t  ^3 F& O( Pmeizhou 发表于 2010-9-6 19:03 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
+ L  Z' O$ [! S: _  u0 {. `; N+ s
1# xiaoqh119 ( f4 F4 R1 m# x) j; U' ~
轴径 小  40crmo 淬硬性比40cr好
发表于 2010-9-7 13:38:27 | 显示全部楼层 来自: 中国河南郑州
40的轴2.2kw会断?
/ T. @; O7 M5 b8 h你最好发图片,  感觉你那是木头轴
发表于 2010-9-7 14:56:11 | 显示全部楼层 来自: 中国四川成都
发个断轴的断面图上来看看,可根据断面的情况,分析断轴的原因。
发表于 2010-9-8 07:26:50 | 显示全部楼层 来自: 中国江苏南京
13# z1x2h3
! y8 y& P; a" x  I, q可以这么说,80%的责任是设计者的。
发表于 2010-9-8 09:55:04 | 显示全部楼层 来自: 中国重庆
13# z1x2h3  
1 M7 _3 f/ i6 T+ J# ~可以这么说,80%的责任是设计者的。
1 R% B9 l" q' q8 yjrzys1688 发表于 2010-9-8 07:26 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif

  W) |8 H9 D3 L9 y! d/ z. s- O+ _: ^0 }
1 }9 s1 n4 ~! F3 [  r) X
你能不能帮忙算一下?看看要多粗的轴?最好画张图,光杆也行,技术要求等符号注意标起。
" @* c( R& _* C8 \; w* Q/ h1 D( M; d% B" ~/ L7 o0 E5 F
让大家学习下你这位大侠的杰作
发表于 2010-9-8 09:56:11 | 显示全部楼层 来自: 中国重庆
我用的轴受6000N.m,还带冲击的,比那也粗不了多少
5 T& w: L5 I6 p3 x十多年了,还很好
发表于 2010-9-8 10:23:44 | 显示全部楼层 来自: 中国江苏苏州
99%的责任是设计者的。
发表于 2010-9-8 11:18:40 | 显示全部楼层 来自: 中国河南焦作
你们安装时如果减速器轴和电机轴的同轴度超差,会出问题的。当有转角误差时,减速机轴会因疲劳破坏而断裂,即使当时轴的工作应力较低时也会断裂。

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发表于 2010-9-8 15:57:12 | 显示全部楼层 来自: 中国江苏苏州
本帖最后由 ok22ko 于 2010-9-8 16:03 编辑 ! ^8 ?1 B4 M' r* t( Z3 C

; X3 \( i3 }  a1 Y4 o# v有没有热处理,,,
# l9 J: S1 t" r. t( ^2 e% m
* a5 D2 D+ f: }- C+ n=================
* g$ U( ^, D' a" ?6 N8 _% G) U补充一下,加工的时候,用的是棒料还是锻件, ^2 \2 Z. p+ H$ V' u' c
% A1 D1 Q% g9 Z* y  f- U
还有就是,退刀槽有没有做0 i3 ?) M2 M5 P" n0 G1 o/ k
! N; D7 |4 ?/ Z  H- I  H! d

9 t1 C0 `: g) w, ^至于为什么我会提这样的问题,因为我们给宝钢项目中,也遇到过一次减速机输入轴断裂的事情,当时图纸是SMS的,人家设计的应该是没问题
8 W* f, U" N! l, N* n
; ]2 w- e, I. C. ?0 J) t输入轴直径好像也就ø40吧,,具体尺寸忘记了,反正不怎么大,7 R/ n' i2 Q' D2 V. `: D4 y
- I6 m/ h. X" c& O4 i3 {
我们是外协给别的厂家做的,结果断了,! A  p+ E* u) C3 t
4 K. r3 j3 z6 T
问题分析出来,原来人家居然拿棒料,40Cr,3 _4 V/ c3 i% W; J- ~8 D7 i

: g* E+ f$ k0 T2 ~2 i+ \( K后来我们自己做了一根,材料换成42CrMo,锻件,用到现在还很好

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发表于 2010-9-8 16:54:43 | 显示全部楼层 来自: 中国重庆
有没有热处理,,,
4 Z. R2 ~/ [6 I4 v$ D, C1 ]; e$ k, ~) c( r- U
=================
# R! b7 @2 S. W补充一下,加工的时候,用的是棒料还是锻件
/ L& H% J7 ]) T5 c0 _2 ^. Q2 A: A5 K5 S! ^: q
还有就是,退刀槽有没有做
) F) U( d6 g0 A
* W4 _7 v0 d" K" F7 d
' t  m/ i; @/ X至于为什么我会提这样的问题,因为我们给宝钢项目中,也遇到过一次减速机输入轴断裂的事情, ...
- t: u' ?  ]+ N- jok22ko 发表于 2010-9-8 15:57 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
8 Y. {, a) c; m# c2 b
! a/ f/ }) `; _* X9 ^
实话实说,这个论坛有一点很不好:; }* n. J. W8 F- X3 e
/ @, |8 o! n* C
很多外行充大爷,说话还牛X的很,球都不懂,直接说是XX问题。
3 I' k8 h' u) Z6 B% x) W5 M8 M" S, X
如果你能说个1234,即使错了,也让人信服你是搞这行的呀。: g& ?: x3 i6 s4 c+ ?( m
! Q% c. X7 c4 _
我在其它论坛就很少碰到这样的人。
发表于 2010-9-8 18:28:10 | 显示全部楼层 来自: 中国河北保定
弱弱的想问一下,轴在运转时的同轴度如何,同轴度不好,可能动平衡不好,产生振动,然后会产生裂纹等 。

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发表于 2010-9-8 20:24:54 | 显示全部楼层 来自: 中国湖南长沙
不同的热处理,加工及强化工艺,所导致的结构超载能力差别可达到好几倍,再就是千万不要用中国的各种经验参数/安全系数去评价欧美的结构件强度----差别大得了,个中原因,老师傅差不多都知道的

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发表于 2010-9-8 20:29:53 | 显示全部楼层 来自: 中国黑龙江佳木斯
1、学习外国的产品最重要的是搞明白材料的材质,实际上我们设计、加工水平很不错了,材质才是大问题。* O% }4 |  v, G# d
2、如果利用我国材料应该严格按我国的国家标准进行设计,因为他适合我国国情。
+ @) R: v- p( g0 W1 s$ o, A4 r3、我们设计院翻版外国设备绝不拘泥外形而是着眼于功能设计。
4 f0 D. s6 l: X以上仅供参考。

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 楼主| 发表于 2010-9-8 20:51:02 | 显示全部楼层 来自: 中国山东淄博
计算好像足够。
/ Y: t9 A' r: I, R
/ c- ~# n5 E* V  h% V8 o0 ]最好把断面及断轴对接后情况拍下高清照放网上来看。
' ?( N$ G( b8 Z- N$ \要么请专业人员分析下断裂原因。1 v$ [3 T5 L% ^5 M
$ y& O* B/ U8 J
你图轴、装配图,热处理状况也没有' x" ~; R$ v  X- g+ o7 H
lussssssssss 发表于 2010-9-6 11:34 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
- Q1 i/ {4 O/ o+ g

8 T' d8 R+ x# J6 @- ~请问你是怎么计算的,怎么就够呢?
/ N2 T3 Z, n/ P; l6 B/ h
& N! L. {% I, m0 ]0 \# Z& l7 `照片,恐怕不行。我们公司很保密,而且,我签了竞业协议(我们产品全国一流,世界争份额)
 楼主| 发表于 2010-9-8 20:52:44 | 显示全部楼层 来自: 中国山东淄博
安全系数取得多少啊$ l7 ?* _9 I* n2 U. e5 A
meizhou 发表于 2010-9-6 19:03 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
5 h% b; s3 i9 J, L
! B  ]/ \. O6 ]# V2 t; p4 s' @- v- a
使用频率不高,每天约8小时& \) R' B: p2 ^2 K+ q" Q+ M
8 c/ f" w& A4 h
安全系数取 0.95
1 d" E' ?9 z9 Q+ M
' J* P3 l. b- K# p2 W# @+ t& x$ B4 |
最关键的是,已经使用了十几二十套,唯独这一套出问题
 楼主| 发表于 2010-9-8 20:56:28 | 显示全部楼层 来自: 中国山东淄博
40的轴2.2kw会断?& E  w5 C) o# x* i
你最好发图片,  感觉你那是木头轴$ m' T7 a5 q2 H. A2 k! n) L
wwll13 发表于 2010-9-7 13:38 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif

; L7 [. Y2 e: U7 I# N" O/ \1 z
$ p4 T9 E7 L, A+ Y兄弟,你这句话从技术角度来说,有语病
1 Z/ _3 ?2 C9 t7 I ) U% M# e( t. U, }" d6 k& d
T=9550*P/n
8 ^: B# t3 D' j' p4 C$ g
* Z4 h; B$ [9 A! M转速低,扭矩大% y# y" i8 ^. |5 Q  e* ~$ c

# s- ]7 d( i7 p; U理论上,给我一个2.2KW的电机,可以扭断你400的轴
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