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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, & i2 F4 ~3 o6 f. E6 W% _
# ~9 Z1 _# V* `, l  J/ B/ x
减速器输出 T=860 N.M, n=24 rpm ,减速器输出轴直径Φ40,   z9 I7 a- p) q" H
, h' L3 c! k' X
取η=0.95  6 n/ {1 v+ }& }! s* x. f
: o- c* e+ Q: w0 k, ^* v5 j
根据机械设计手册第二卷  D=A(p/n)^1/37 t& i" F0 k* q" ^8 `+ Y% Z

) H  r& i- o  q$ S由于输出轴采用42CrMo4  其性能与 40Cr 相近 (A=97),但 抗疲劳等略强6 ~2 \$ D- e6 T  _; P+ x; o: e* L

+ j* x- n& x! A5 c% J故取A=926 |5 B; D, u( k" P0 I

: s2 p6 N6 r$ q0 ^9 ]3 A2 U! u7 r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
( H5 @) B9 V* [* }- n
8 E' ^% B5 |; j0 w6 y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
1 w& {' U) \/ [& b# P
& q- w& z1 L: N' \2 I( G' m% ]; N7 Z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
% l/ r9 [& X7 V9 u7 k* m" Q
+ @! F) n/ M' R7 R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;
/ g8 [8 w& V9 r* h- s7 z# Y: R9 M  u+ ^  L  |- j, }+ T  z

; j. j  b0 ~) P6 C! M$ g: D$ m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 Z' u: _3 ?( N" c4 ^2 l
; M' x* p$ |! `) }- e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
8 k3 @& L  Q8 Z& }, F; @# j& H9 x  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 5 D+ l7 N2 L8 \
1 L1 s. d& Z' y% x$ S
扭断, 看一下断面, 和断的位置,6 @# d. c. P/ E
& y1 {  s8 K+ M' E! ]1 c
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.$ D- @8 E" {2 x# e# s) B9 E
& Q- U7 f! D% U4 v$ t! z! @
可以改一下退刀槽,为圆弧.不要直角台阶.; S. a* V9 B- p3 L& i) l2 p3 f
, V; A* j5 l9 L
则加粗轴直径,
, |8 k* F' {$ r1 E
# I5 t* g$ K) r, Z2 p8 [: @大约估算了一下!!!% H8 D! q% j% z4 @
" q( r) p) ~4 ^8 g1 B" F+ |5 h: {
你的2.2 KW的电机,  直径40MM的轴, 去掉退刀槽, 最多35不到.
) R+ y; t+ V7 ?; \# v, U3 s" N! W: U% y: s  Z5 S
应该是直径不够.' `5 k/ m3 S3 N. v( P

% ?' G5 p8 _' C而且,还要考虑扭力的力距方向, 如果两端都有轴承!! # p7 K( q; c1 j- h5 t
那轴一般做成 中间粗,两头较细, 因为力距是两边平分!!. [# V' W0 j4 A$ h, b6 k
8 y* p" ~/ m. M8 e+ H# `1 k  C
但如果是一端受力!!
) X$ W! |! e/ p( \9 @则极限时, 可能发生, 远离受力的一端为负的-100%, 8 t* t' W* u- @; ^& z$ n  F3 [$ p
而接近受力点的一端 受力 200%的现象!!/ _5 G9 K9 T5 w5 O, h

9 K$ S! P2 @$ ?: L# d% Z, @1 p- F4 z  B
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,
2 ^& w9 K; ^/ \0 k: P0 G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.
( j5 Q4 l  n% I2 q4 L6 g
& l7 G8 g5 U- v+++++++++++++++++++++++++++++++++
4 z, H! d- B) P, j
2 k. g. c( |+ d5 v/ S5 M# }: t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.
" T- s! C+ m7 R& R4 o: Z& j% P: M" `6 C
但实际中, 都要考虑动载荷.
/ T+ |% C4 E* {, N- |. i! F
, x7 y( e; d$ Q9 m$ Y4 q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! N1 `+ d9 o% o+ t1 M" B7 A

9 D7 n. _; I* n' h; |那这个瞬间, 还是死算的那些扭力吗?!1 f1 M% v! Y' F
* P& g- ]( V+ s) E  U: S$ S$ A
这个瞬间, 可能3倍于静载荷也说不定.

7 k8 v6 A) a" _
. Q, f* v; g( [, O% O# ]: }% I% ~3 U并且,平时的抗扭强度, 在某些时候,瞬间会演变成抗剪强度, 9 F' {$ P2 A9 _' C

1 d/ K: a1 w8 u+ 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!!
) A0 R9 D3 J( Q, v' T. A9 k1 \! q! x1 ]9 q
人是活的, 一些经验更重要!!& r# n+ |! c9 S  R  O
+ D' I! g  o2 M- q  `
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
5 U5 b- w& z# F# N3 c5 }: J3 |9 f4 M
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 q' A! |$ e" l; s) R' w5 P* B
2 S& |+ w' e8 _$ Z老师傅一拿到钻头
, Q1 Z  a3 [5 P7 j0 i
; R( d' ^2 f: q- [3 |3 ~/ n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 ; s0 x& S# W5 Q% x: |8 c& [

( m/ N( O+ M5 m; m7 B4 K3 P7 M一句话:* }: N" b+ M  I
- x) Z( C7 r7 q" w& o( v
设计减速箱, 如果轴被扭断!!
& u3 O. G! N6 ?
# }, A( x1 v; `  A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
2 }8 H5 d) i& B: z. m* R. U" C% a其次,说明一些问题,如下:
4 h& }4 [8 d1 s' w# I6 q" `! n5 @; f0 Z& T3 L0 v( p9 s7 U- b7 n
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,# z# K2 O9 @' }1 C* ^
暂不公布品牌,以免因为草率武断对其造成负面影响) 。
1 W8 M+ t* W4 h# o- ~+ [* G8 }: ^# C! \+ S
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。
7 P# W" X: r& s- X( K1 j
9 c- X+ H; j3 {# n8 h7 e3、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;0 E- U8 l+ f7 w5 y
3 e; |( @9 t" `
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,3 B3 w! X4 M' F$ y* k3 ]5 |
* _5 }  C/ ~; @1 E' n! M. ^
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
  k6 Q4 x) e( u. _2 V* q1 F0 R; Z/ q9 ^% y7 H, S- T
计算好像足够。
- u7 U! i. T  Z9 d4 w. x( U- K8 [; q9 U) Z2 w* F, X& u
最好把断面及断轴对接后情况拍下高清照放网上来看。
  [6 P$ {/ J, ^' S  m3 W要么请专业人员分析下断裂原因。* r. I- |8 n' M. a% o( l8 |2 [

  u) V8 }4 `3 @: D8 e. y# C) \7 O7 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:1 ~3 o( W- v  H" o: j3 C

) W5 x' D* L$ f2 w设计减速箱, 如果轴被扭断!!7 c$ z9 I) _( m+ _+ q! F( d$ B
% [% B6 k8 y) x" g7 O/ e0 l
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.
+ E' \7 a- z2 ~1 J: H/ E* J7 u! K4 z) P软体动物 发表于 2010-9-2 09:44 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif

  Z4 g: x: M6 W; d4 ~3 M! x: I8 S8 E# C3 F

0 X  r6 r* v7 U! w6 a$ ?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
% f; ?5 T9 ?( G3 ^) ^' J
安全系数取得多少啊
3 L" w, Z0 [9 D) S0 Jmeizhou 发表于 2010-9-6 19:03 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
; L( u# g1 ?8 O! A1 f1 C
1# xiaoqh119
* ^# D" W# n  N" A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?8 C: N8 ]* N0 ^) _
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
$ b/ ~, |3 Z* i2 b, e: B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  
) t2 e1 t: z  P  ^可以这么说,80%的责任是设计者的。
' E- E) x. v# Y: @! Ojrzys1688 发表于 2010-9-8 07:26 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
/ s& f# m% i1 }2 L8 Z; S

; L5 B. B6 p0 m7 d6 Q* e% f1 @* Z: j$ p* i" X! q7 h3 n* K8 z
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。
1 z0 q6 O/ Q) ?- D! C6 l, {' z% S$ {0 y
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4 Z- Y: m& Y/ D, u
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
6 w: p' |5 i# g# i# L4 H$ p% H, [+ v
  ^, H* ]4 l9 u有没有热处理,,,
' D# {0 I1 D' x, z+ G8 d7 H
+ q$ |' h* y! g; v1 c+ u=================
' h1 m  |% g; j6 y& O* X# j补充一下,加工的时候,用的是棒料还是锻件3 g1 B/ m( j+ L. ?! A5 e# a+ s' [
+ s9 X4 l6 Y  d% g& k0 d
还有就是,退刀槽有没有做
/ A) x& G% ]3 n
) J1 |; z3 G6 @8 a) k: L' U" o- a4 C$ S
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% i  E* y4 O8 F

: [  O' \) j& `输入轴直径好像也就ø40吧,,具体尺寸忘记了,反正不怎么大,
3 H7 E+ m9 t( G. ?8 A
8 A& E4 X2 \& r9 K我们是外协给别的厂家做的,结果断了,
2 J" t" |* {7 m: c' @# b6 V  t* f9 V+ n
问题分析出来,原来人家居然拿棒料,40Cr,
  u0 m% B! H( o* J
2 d9 c* }$ H) o- f) _1 I* U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,,,
* Z: P. f( A4 [% B0 z( C& M% T
6 E: m# r0 j5 R' U7 B# b; `=================
8 Z# Q! J7 ~  g7 d+ Z* K. z补充一下,加工的时候,用的是棒料还是锻件  O4 a; Z$ m' O, C$ _9 c4 y  {1 q! y
. |2 s7 e' u0 ~8 t- [
还有就是,退刀槽有没有做
# ~2 G* X# e' u' b+ C7 d3 G2 X7 G3 w# ~: ?3 O% S
: C  L: s& I" s; z
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, ...
$ j3 m) v# V3 T" v+ N8 W( Sok22ko 发表于 2010-9-8 15:57 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
( O/ p' O* \2 y6 f
- {# T' h1 M2 S
实话实说,这个论坛有一点很不好:
3 G: X( ~7 d5 L! Z0 Q. D6 P$ P8 }
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。
: T$ P$ U1 @% J% R+ Q
4 b' O! }  p7 V  `如果你能说个1234,即使错了,也让人信服你是搞这行的呀。
8 x2 y9 t" r" j. ?" F8 W3 R9 p, u# ^& P7 T# F7 Y
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。0 P! o- A4 r  k6 g- ~
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。
9 d, X4 h/ g$ `2 p0 t3、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。. Q, D7 G0 @- x/ W$ Z! Y8 g( J
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。. P8 y/ y! l, p

: H* k, Y& T4 v6 C  Y0 k6 Y) n$ Z, C最好把断面及断轴对接后情况拍下高清照放网上来看。
( J' G( q. c* V+ i5 l. ^0 y8 c要么请专业人员分析下断裂原因。
* k) Z4 O2 S5 `, _0 b
6 Y+ w7 q+ w/ k2 H$ s3 r0 `& d你图轴、装配图,热处理状况也没有  ]/ k3 z" D3 w# t# b
lussssssssss 发表于 2010-9-6 11:34 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif

3 U% l8 d/ ?: w) O2 H7 U
5 A8 b/ R$ ?8 I* @请问你是怎么计算的,怎么就够呢?; C) O2 `  |# Z8 H" e

; s" I/ `, ]' l( r& N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
' K- a: J3 ?1 e" a. B6 Bmeizhou 发表于 2010-9-6 19:03 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
) h! L* i3 g* f# j+ K1 O
% ?. c# S0 ?+ i5 W  u2 H
使用频率不高,每天约8小时& R7 r- d4 @$ i9 g) B$ x1 u( X; E
3 G7 F6 x: v9 _5 ]( b  _
安全系数取 0.95
) F1 B! a  Z* f8 X
. t1 C$ G9 [- w, R4 o3 K8 l+ \& C- g
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?
3 I, H: Z% I! e' C- e( L你最好发图片,  感觉你那是木头轴
' g0 b) L7 R' n/ _2 uwwll13 发表于 2010-9-7 13:38 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
) M% H9 p* Q. u4 |  }: N

8 H  ?7 u; `! L3 \' f兄弟,你这句话从技术角度来说,有语病9 e$ P3 `  v! J! [
( Z1 s1 d0 D' i; Z4 R& S9 b& p' T
T=9550*P/n
0 f0 z5 B+ u$ Y2 X# Q! o9 V 6 t% i& G& K; g% V0 k
转速低,扭矩大4 c) t: E' q3 m" \

: v; A) @- U. ]6 I理论上,给我一个2.2KW的电机,可以扭断你400的轴
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