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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, / ?: ?& q6 T/ |( B8 e/ T/ z0 k
' x# F" R1 G3 a) h3 G' G; I( p
减速器输出 T=860 N.M, n=24 rpm ,减速器输出轴直径Φ40, 8 T! q1 m9 e' B8 s7 D# x

- E  R. e0 P  [取η=0.95  
+ ~8 T5 U% y  P
/ [+ r  x) Y& [8 S根据机械设计手册第二卷  D=A(p/n)^1/38 {/ Y/ R; J' f7 f

$ z" j3 l+ C- L由于输出轴采用42CrMo4  其性能与 40Cr 相近 (A=97),但 抗疲劳等略强
) A+ N! r3 |1 B' ?
& j3 [4 M, Y7 G% w& B0 T故取A=92
, d; w$ _3 ^" ^% M9 `1 j. k" e% Y! @" K0 `1 i9 T+ r9 B4 |% G
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
* I  y; M( c. R. E" F* j/ e  M, ~# b  Q
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
8 i6 H9 p4 B4 F/ I+ G, M. N7 P- L* L, U9 v9 D: w
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) H9 p3 |2 i8 W4 [  P
+ O; g! R  K; a
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;, R9 z! @8 a7 j5 j
3 A6 v6 Q2 r( A+ C$ g- M
" v  k( b% `# {6 j
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
2 ~# T9 C% Q1 d/ Y2 _9 n5 K7 v% W) A: w9 Y
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
) M& F: E7 v5 R( `
) `4 h9 N8 m' g, \) I# E# A(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
% l2 r" y; K9 u4 O! C6 V
: |0 i1 E' q/ k) h+ S( E0 `' r8 N# e! D扭断, 看一下断面, 和断的位置,
/ q# y0 U7 C3 p. J" V) |0 k% }3 l) I3 W  d- Q+ @% S8 ^1 y- ?
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.: B8 O2 e( C' H* o5 @1 Y! p

) e9 R! i% ^, r$ \$ X+ c3 T5 L9 y可以改一下退刀槽,为圆弧.不要直角台阶.
$ L$ t  l) Y/ o* h$ l% F
' p6 H6 X) [% O% [, N2 ^  w" N则加粗轴直径,
& v( {2 c$ P) H% K& n" `) y/ z5 ]) @3 r. v) h4 D0 v; c# C0 Y+ D0 I
大约估算了一下!!!
% \$ O  s3 f5 D/ X/ d
1 T5 C+ P" `* Z4 Y+ w: _你的2.2 KW的电机,  直径40MM的轴, 去掉退刀槽, 最多35不到.5 O8 G8 W6 H" q% e: [! i

  u) c# i0 A0 _4 x应该是直径不够.* \% ?- C. @+ [, o

' I6 g" z+ ]# R而且,还要考虑扭力的力距方向, 如果两端都有轴承!!
) P/ A) [: e6 g: {% O那轴一般做成 中间粗,两头较细, 因为力距是两边平分!!- z; s, t# o1 y# m; f; z7 m
% ^) t! B2 |/ B
但如果是一端受力!!
7 F( C" K# o1 X0 ]( M则极限时, 可能发生, 远离受力的一端为负的-100%,
5 D) R4 U# O5 r% L! W4 s而接近受力点的一端 受力 200%的现象!!
4 P! t, g% M) Y. W/ Z. r# }% Z2 b
" _3 d% P) W, Y1 N/ [1 s' x- J" M% X1 J- x; m% z
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,
9 M: E6 o% }# D, t% z' E. i- a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.
/ W, r& U1 R5 V' L5 \
5 r$ N* ^" X6 ^+++++++++++++++++++++++++++++++++
9 H6 {7 L. V- n3 U, K% \$ b% o) D3 S; u
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.4 X& k2 A, \' b9 X; ]1 ^. O/ f8 n

2 Y% }4 X0 E, p" G' F, `* Z但实际中, 都要考虑动载荷.
2 C( c- f# n2 y( q4 }% Q* w- y4 t: w* W
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# d$ B6 l9 K* W( Z0 `7 M, W+ o# f4 O/ v9 y; [2 l2 n
那这个瞬间, 还是死算的那些扭力吗?!
  C& a/ p& W- t: ~; E8 }% u, O* P
! n( U7 \1 r7 k2 j8 Y' X4 y# a这个瞬间, 可能3倍于静载荷也说不定.
5 G% ~, W* G+ @
; E0 ?9 V, q8 D# O8 H) [
并且,平时的抗扭强度, 在某些时候,瞬间会演变成抗剪强度, 4 j4 g7 o+ H( A& |

: b! g" X  q6 G7 k3 x" S
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!!! Z, @8 ]6 Y! ?3 a
0 w- v" F) t6 R7 |
人是活的, 一些经验更重要!!
) ?: o2 k! C: s% ?& j4 h" e
6 I# r6 G$ F0 w1 S' t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# k8 Y/ Y' K6 ?$ @, Q8 D' V

- ~# @/ g  X8 I4 x2 z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!!3 `3 o) Q* n. b5 _0 j* ^

6 W1 q# {4 H$ s0 g老师傅一拿到钻头
. w; G3 y9 e. @- C* S& f0 E; b: V4 y' R2 T
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 K- B3 S( H/ T+ w8 L8 b- f
6 s6 n  @4 Q& `7 x' b一句话:
: i1 R: x) A8 N- g: ~/ K7 T
# \. r0 D% Y1 _0 k5 D设计减速箱, 如果轴被扭断!!5 q/ T: B7 E: b' A* y, a0 y

! p- k- c9 K2 Z/ S7 z6 w2 G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! N: K/ [( k' n3 ]/ A9 [其次,说明一些问题,如下:( Y' ~- l+ d  @' v. E
5 L* }4 r0 m2 P0 `2 l$ M/ u
1、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,1 {- e& \# \3 e/ [
暂不公布品牌,以免因为草率武断对其造成负面影响) 。1 [! ^% r% h. c; L. ]- U- T! g
0 F( G, S, w6 Z% w! |6 o/ S. v4 E
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。8 H% {9 _( p' }) y" O( C8 }

* C, I  j7 b. ~0 X3、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;
# p7 q% a# M2 Y- }" V* s( D7 b" }; H( @9 b- e2 X
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,6 Q5 X6 I; ]: j2 b' v0 L+ l
( X& v5 _/ h, P2 x6 r$ O' B& n/ ]
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 * g# Q/ I! c. ]7 C2 V2 v5 s' x$ [

3 T; O$ D: p- h( z, ]计算好像足够。
3 q9 \) V7 ^, y. O' H6 p$ b1 |: G0 d4 T$ i0 Y
最好把断面及断轴对接后情况拍下高清照放网上来看。" T8 ]; P" L3 e- E4 N/ ~" y3 g: D
要么请专业人员分析下断裂原因。
1 y2 l! V" k. H
& D1 W: b$ o; B, c: F$ [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:
" W& M: o5 W4 u
( o' ~) `. b# M) }( ^设计减速箱, 如果轴被扭断!!
+ D: r& y1 J. K& q/ K
8 k: I9 m+ a% P3 I2 z  J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.
) f+ h! j% ]( @6 u2 ^! p# ?8 P软体动物 发表于 2010-9-2 09:44 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
  e8 c" C" [4 k

- ~7 v$ h; o; p  k! n( b; K. M+ A) D  m" N  |' n3 P5 R5 b3 g
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 % |" n# N- H; h! E' G1 M% E
安全系数取得多少啊: y. d5 q- K* M8 s
meizhou 发表于 2010-9-6 19:03 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif

0 o3 H) |. `$ ^$ p1# xiaoqh119
4 `' [& l9 n4 ~* Z& w8 x) t, E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?
' u! C2 z9 {6 ?$ N0 V8 @. X  I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
  \1 l4 X$ `2 }$ u3 b9 J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  
* t( \6 g% l0 D可以这么说,80%的责任是设计者的。7 J. z/ ]1 s% C; K
jrzys1688 发表于 2010-9-8 07:26 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
$ X( v* G, @5 l
* E" R- F8 r7 C* b, Z$ r% a

. L7 d; i- L7 i2 ]5 g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。
# h+ O% K6 e0 h3 y. C# o
! Z6 T* }) U( g8 `9 y' u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
+ E6 n. h5 u" B. G5 }5 l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 . [7 q" ~5 {' ~; D; s

& a/ U* r/ s! w" z' a. }4 `有没有热处理,,,% n' d$ @2 M! m- Z
1 \# c6 N4 H. D( D( q" s4 }) B
=================) k7 A6 E& b: H% Q/ {
补充一下,加工的时候,用的是棒料还是锻件
  ^' f/ Y. s# b2 `/ a; ^# R5 x2 y5 o! M  D
还有就是,退刀槽有没有做! Q7 T) k# _; o0 g8 j- K8 G
' ^( m" f' l5 p7 ?6 c% s: n

/ a& l  ?' T9 u7 v9 B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$ A: f# S# g6 t7 {$ p
; U4 ?1 Z5 x1 R" S9 ]3 L
输入轴直径好像也就ø40吧,,具体尺寸忘记了,反正不怎么大,+ L* h( d- r8 n: v8 f; s
, j, d2 t8 b7 C# a" L2 W6 F5 J$ a
我们是外协给别的厂家做的,结果断了,
' s: u- J7 C' h4 e* s
8 a* P1 ^- o4 j  L1 L# M问题分析出来,原来人家居然拿棒料,40Cr,/ i0 x7 ^0 X$ e! ~# n: s

  v! h0 h& R. g5 b- @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,,,1 _7 c7 i1 a  _9 w' r7 g

  }1 ?: ?9 S& h2 n) I# h0 |( ]=================2 x. C1 ?# n9 O- c. ]# }
补充一下,加工的时候,用的是棒料还是锻件$ ?# D( P" A6 l" r0 N

* m+ X6 e. K" w# h# F还有就是,退刀槽有没有做
3 {% F$ d" k2 E. Z* ^
; w$ D( z% e3 w2 p4 T% ^) u
; x  j( z" j- @( N& g. t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, ...% P+ ~. u2 Y# `+ i( x! w
ok22ko 发表于 2010-9-8 15:57 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif

+ d0 K/ x1 k! Y2 s& X) J& d3 A& _- W  Z% W& ^' Q9 G2 A$ K
实话实说,这个论坛有一点很不好:2 D) T3 \" U7 i9 }" V* P' N% j) l
, b+ j8 }! I8 T8 s
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。0 z! ^- S  U( |6 ?1 P# Z' Q
7 L2 T8 F5 w6 m2 S7 ~" D9 R
如果你能说个1234,即使错了,也让人信服你是搞这行的呀。
) Q+ V) u% i$ x4 E- [( Z
# c' x* z/ o9 U" H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。
! P/ z* q( n8 B8 t+ `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。5 E8 V' o5 p+ Q8 f' o
3、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。
7 A% y( z# |9 O" R& r8 h" \( T9 ~/ M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。0 L5 X' A( X  a4 h

. P5 }" C. Y5 p& a5 v最好把断面及断轴对接后情况拍下高清照放网上来看。
9 |! R/ c& w; ~# j9 x' `! I要么请专业人员分析下断裂原因。
' i+ D/ o: c8 v8 f# H; y; P3 W2 x( f) `) `8 i& n
你图轴、装配图,热处理状况也没有
$ L8 E. ^* T* a: G! |lussssssssss 发表于 2010-9-6 11:34 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
! F+ S0 t$ {. I& j, h/ d* c

4 u0 i# f3 g8 k4 i2 a( z请问你是怎么计算的,怎么就够呢?
3 ]4 o$ ]0 ~0 E+ y. r( S, n/ d
! i  _" N( w- J8 f. N" O" D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
5 E, F/ O7 V: R7 ?meizhou 发表于 2010-9-6 19:03 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
7 }. j# h, M; O/ O) @3 z9 N& \/ z' N1 R

) X5 m" u4 _) s+ W使用频率不高,每天约8小时
" e( ]  @+ o! b+ @$ v0 c" c
& l( m7 K1 [- ]8 N9 n3 z6 m2 |安全系数取 0.95
$ G% a" z6 D- I2 ^* |
) {4 x1 `6 L7 p. D& d8 w, u
* Z1 t- y% `$ C/ P" f. X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?) S9 |! l% C. L5 D" n% u& M
你最好发图片,  感觉你那是木头轴1 A$ q% g, }; z& Z
wwll13 发表于 2010-9-7 13:38 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif

6 M, W7 E/ X$ ~% {( L; r2 k" u
- c: J6 {4 p9 l& J0 x" K兄弟,你这句话从技术角度来说,有语病
/ i3 y, H) o! X; q: k4 k% M
) H! q2 ~' i! \& D9 \T=9550*P/n
' v( ^8 D) ?' A4 k& ^ 6 V* }, D$ _: x
转速低,扭矩大
/ Z/ b, I2 Z4 _% l4 b
# j* i% h, w! g9 [  P/ U9 w理论上,给我一个2.2KW的电机,可以扭断你400的轴
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