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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,
8 c  P  \8 A% T0 J8 \% C0 _
- B% U+ M) p# P减速器输出 T=860 N.M, n=24 rpm ,减速器输出轴直径Φ40,
' s* H( _+ ~% V, q( o0 Z3 _! b
/ ~4 s' A! N, s( `, o$ g% X% o, R取η=0.95  
3 ^& b3 y2 p. m% f% I" ^, M# ^/ c$ B! U
根据机械设计手册第二卷  D=A(p/n)^1/3  Y8 F3 W& ^4 Q8 I' _/ N

0 S! N3 |& B( c) A9 F! \# w由于输出轴采用42CrMo4  其性能与 40Cr 相近 (A=97),但 抗疲劳等略强
$ X( o3 q! F# ~( u- P3 O$ E4 I% i$ `" I- ~: k) W
故取A=92; C6 T1 L8 i" {3 v4 ~

3 ?- U: w& U, z  Z( ~8 q; v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
0 i0 S$ w4 S; h' e
9 c. v  i5 ^5 z' D. j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
, M1 F3 d6 D( n7 h  }2 O0 r5 V
# n  j6 c2 S3 T6 {! x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) s6 m: O. j' `) L% g. e
+ \, X% i0 R' \8 r6 p$ ^1 A# L. I
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;
0 Q* J1 i  J5 _. P1 c% M; g
! Q& p$ W0 t2 z# |
3 b7 U/ e) u6 ?+ Y1 }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# t% a# W% B0 ~

3 e/ E1 R5 Z6 N! H8 N7 B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0 K9 V0 X( B, i4 z, s
( s, J4 W# |, e- R* I  U$ s9 g
(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
" r0 e7 n* W* A4 [) [' I. a* j8 t" J5 e3 N& T8 o6 [5 H
扭断, 看一下断面, 和断的位置,
6 S1 @6 _: @6 B  |5 m6 c* |+ K' I6 l. j! h- T- ?. S. M: D0 f# U$ e
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 U3 n5 l6 r# R/ \( J; E
0 ?1 [. J8 x0 y: {- B
可以改一下退刀槽,为圆弧.不要直角台阶.) z" e* H' w4 y! c( D

% h$ F& Z$ F/ _0 k/ O, ~则加粗轴直径, 9 ^7 l* U7 r( w7 @* ^
0 @1 r4 U) M9 N  ^
大约估算了一下!!!
1 x* i; a! m1 @+ f+ L5 a0 M
$ r% N3 g+ ~& V* {) p; K你的2.2 KW的电机,  直径40MM的轴, 去掉退刀槽, 最多35不到.
/ o2 `( n4 p7 Y. \+ U+ t8 A- c3 {, y& A% |7 p
应该是直径不够.5 ]/ A) |) C4 f  Q: f
5 k  T4 u$ C7 O8 |/ d
而且,还要考虑扭力的力距方向, 如果两端都有轴承!! 1 ?. `$ D) K- {0 r
那轴一般做成 中间粗,两头较细, 因为力距是两边平分!!
" T6 Y  A3 d( F9 q/ c) |1 s# K5 y$ `3 ?6 }, q. K. a' i& a) [
但如果是一端受力!!' F  x1 C+ U9 X3 L1 C
则极限时, 可能发生, 远离受力的一端为负的-100%,
6 z+ f4 v* P. L; r6 N而接近受力点的一端 受力 200%的现象!!
; x% q' Q) Q. K2 y+ t) F+ ]4 `* K" u# B/ s3 s- y: v

6 k& \6 j% n; D; X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,
$ d8 _; B- B% @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., K1 i9 {% M2 y

2 u3 C' D# S4 X/ T9 n+ w) K5 k+++++++++++++++++++++++++++++++++
- P! G" i$ Q) w, I" O* Q* @3 h9 @- N! }# \+ q
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% s4 c3 Q6 n% _2 S5 G: a5 F2 w5 r

# {  S$ K6 G4 q! `2 Q但实际中, 都要考虑动载荷.! ~1 H! X4 b8 N! V# r8 |

7 N  @4 Q5 d8 n3 N5 d$ s( T+ S+ s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- n( z0 z6 @) `: B6 v" v# l  k

- a' v3 Y% x' M: p( Z$ i: b2 N那这个瞬间, 还是死算的那些扭力吗?!7 W# Q, o% s7 u, E& w1 W& y

) J3 {& Y% T8 `: ]8 ^8 `2 K* {这个瞬间, 可能3倍于静载荷也说不定.
. `- I0 C) h) n

" o, _8 @, Y3 Y* \$ j/ X( x并且,平时的抗扭强度, 在某些时候,瞬间会演变成抗剪强度, , w& l& `, c. b5 O
$ K8 f9 a: f, m: u9 z0 j7 v
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!!; |9 P" x7 _* v9 E; ~

, E( N2 L9 `6 r  A/ C4 y$ b, F人是活的, 一些经验更重要!!4 t( C* K, n  E; h' Y& N4 {
; F- Y" v1 V$ U$ l
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. ], y  D, E8 h0 T# I) ?
, v2 m  w& P3 z2 E! |) a
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!!7 R' n: _8 B7 `  w7 H+ M

; \5 C9 ^7 z6 l4 k( h. C# c老师傅一拿到钻头5 L; ]  `6 E4 C( ]' t& _

6 p/ }3 x* B  w* Q5 G" `3 ]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
& O. Z4 j+ F; G' T0 L1 ~  {& ~
. \: x! }- k3 B9 U6 ?& Q2 S一句话:6 m2 ^2 C* ~& f7 V
) t; }, e2 }4 `  L
设计减速箱, 如果轴被扭断!!
  W9 ?7 |% b) S8 H) \- ]5 o) E) @. B' ^& X3 B) 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.
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
# b9 }" E: p& V* f) k其次,说明一些问题,如下:9 h" C+ {- i" G) G( p# v/ ]* @
+ M9 @3 x2 Z: h0 e& J
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 u# v2 P6 c4 M- \4 ~: Y暂不公布品牌,以免因为草率武断对其造成负面影响) 。) O9 T- F; V6 H7 ]
" I  x2 g' R3 L* w5 S- E. ?# N; K
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。2 h0 @, G9 r( c: @
+ m5 k& l- h; B1 e  F; K+ l. k9 i
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;
1 q) @+ |2 ~9 q& \' o! X
8 t/ w% I+ ~/ |( Z0 Z% R0 a$ 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,
1 r3 B) e1 E/ N* W7 Q
2 @, Y1 q/ @7 b$ b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
* ]+ H& J! e  v/ S0 Z
7 [; t, a7 j9 M  V) q7 {6 D# S计算好像足够。+ u- V, Z8 {3 r2 ?* h6 m3 j

6 ?" u  T5 K4 W+ q( N/ P8 F5 r, ^最好把断面及断轴对接后情况拍下高清照放网上来看。
% p0 T$ m: I% E+ M+ Q, m8 U要么请专业人员分析下断裂原因。; @& }& w6 O8 F2 c; M
( @6 U& S1 o: }7 x& R: P
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:
; g8 V1 ~1 v* ]+ x1 |: |* I
7 S  X1 i2 Y2 R. J/ o, h设计减速箱, 如果轴被扭断!!
* c: L9 q2 m& M
, `' N: n" w+ l" g4 n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.
# ?4 C! D1 s  e% m  J# r% g软体动物 发表于 2010-9-2 09:44 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif

7 G3 \9 [5 B4 A+ m& @' X' g. Z3 K+ A4 Q8 X* s# D5 Q; S' W
; ]0 |5 X  J: D/ y% ~
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
# l. }$ g! s7 ?1 r) [: e$ [
安全系数取得多少啊  B; u0 o0 W8 k. z# ^
meizhou 发表于 2010-9-6 19:03 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif

& t7 `" G: C& L  @% w8 D1# xiaoqh119 $ X6 A; O' t& s; x  s" q# E, P
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?
' F+ c% s% @7 P# X8 x/ P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
% Z$ W. A; }; D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  & a: J2 o: L! ^8 H: x, ^: S( l
可以这么说,80%的责任是设计者的。! u" {, c5 Y& }5 ?7 \
jrzys1688 发表于 2010-9-8 07:26 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
# G% j6 T* t% k  F& V

2 \$ X$ ?, j# Q3 [5 ~! O/ b% _5 p3 q( O) X4 {5 \4 T# p8 N
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。
7 D" Z4 \$ `( G6 Y
  \* J  ^' P+ ?* F6 c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2 y2 Z$ S( y4 c  f
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 F4 i  K7 V  Z  m0 l) b- j
8 r, ~2 X8 D* z* M
有没有热处理,,,) v/ B+ y/ x+ R3 Q3 A; v3 l
7 D& C' _1 H5 L) h4 ^  a. u. U
=================
3 W1 l9 q3 a1 f2 X- V  n/ M! g, }0 H补充一下,加工的时候,用的是棒料还是锻件
1 C/ `. o8 G4 V- p& A6 U
- @3 P; J1 F0 q还有就是,退刀槽有没有做
! s/ _1 g  d; w' k9 a) z& a7 v" J
5 H% x. K- _6 q0 w  A& M% }2 d
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
# m- K, R" L" D# O) r& r- H! l# o" o6 C; l) e
输入轴直径好像也就ø40吧,,具体尺寸忘记了,反正不怎么大,
  S1 X7 P9 l" k  O: K* K. t- x6 P  T% {3 |
我们是外协给别的厂家做的,结果断了,
1 P; x7 x: p+ q1 }. }
6 g; |3 t3 Q3 c问题分析出来,原来人家居然拿棒料,40Cr,0 [( h0 `9 O! k0 B9 B# V+ ?, U1 ~( j
( Y; R/ s8 \0 e* 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,,,
9 w3 P0 q1 R( s* ~8 \5 q4 o: c# n: G$ n" I. U
=================
6 n* \) _( I. ?' v$ h" r+ d& v补充一下,加工的时候,用的是棒料还是锻件( h& J7 t. ?/ `6 F- \$ w
' L2 s; A3 t7 R4 e4 m
还有就是,退刀槽有没有做* ]# t! a+ |2 A: j$ C

: ?+ ^6 O2 k- ^+ P: W* u0 B
- ~- g3 H) Y+ R& a+ w) [% j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, ..., H- T: `  c% T1 p
ok22ko 发表于 2010-9-8 15:57 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
9 n+ B; k' B2 i: ^- y- \

" g4 I9 O8 g0 C2 {实话实说,这个论坛有一点很不好:
* W/ Z& k5 y. a3 J3 d# c
1 Z: k; W/ l" R4 a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。
! ]" V$ Q1 \$ ~# T) ~$ a' R6 r$ u
- v" u6 }4 _, v& T9 h如果你能说个1234,即使错了,也让人信服你是搞这行的呀。
1 ]% K5 `7 Z9 d7 k( ]9 f  w! j# v0 q* C8 A
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。
% G8 D# Q1 i# O2、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。6 ^' h0 y# [: W+ i4 \! Q4 Y* g- X( w
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。
2 Q6 a( X9 n2 ^5 i5 Z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。
) k+ O/ Q+ b+ R: }- R' G
# O0 S! y$ i8 ]' R最好把断面及断轴对接后情况拍下高清照放网上来看。
, t* T9 J( t# `$ X要么请专业人员分析下断裂原因。) J' R: s. T$ s' Y1 ^

( D( }0 q+ {9 T- K8 e7 O2 f你图轴、装配图,热处理状况也没有
. h) N# A/ L7 A4 C! Q0 Klussssssssss 发表于 2010-9-6 11:34 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
3 v/ o6 D0 N: C% H
: m! x; p/ I* {2 y
请问你是怎么计算的,怎么就够呢?
0 S: b; @" y: |$ J2 X& l ; q8 J  f+ [3 D: ]( a" ?: t
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
" E2 d% o; f4 `2 Dmeizhou 发表于 2010-9-6 19:03 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif

* _2 v6 w! U, ?1 f) \5 Y, O/ o
+ D0 c0 s9 z( R- {7 S& L使用频率不高,每天约8小时4 ]* {- `1 l2 b& w* A
9 O4 C' l" S4 _) V6 Z. |* u5 B# o
安全系数取 0.95
5 ]7 W: c$ E/ Y; x( i& O
/ |. Q" F% z' k6 F" Y' d' l# a% E# o5 n% |1 j. ]7 I
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?
) ]+ K3 x  D" q# v你最好发图片,  感觉你那是木头轴" }9 x9 J1 S; C8 U
wwll13 发表于 2010-9-7 13:38 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
7 L3 }- R0 c1 y7 ?8 l

! }; x9 K, v3 K# ~( y: h: @  A& K9 w4 [兄弟,你这句话从技术角度来说,有语病  g0 W2 V7 k. C" }3 c: _7 F; H
+ S$ T" N+ q0 @: _2 P+ g& u7 {2 p4 M
T=9550*P/n
5 X$ V6 w( v! Z  w
1 q6 f7 t1 o, B. a' H8 a2 i. A9 F( E$ L转速低,扭矩大
2 P2 P' m  A+ L
0 @1 U( }: m" k- y6 H4 X; ?) S理论上,给我一个2.2KW的电机,可以扭断你400的轴
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