减速机轴断，算不算设计不良？

xiaoqh119 · 发表于 2010-9-1 22:16:04

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最近，有一款减速机输出轴断了，我照减速机的参数 P=2.2kw,

减速器输出 T=860 N.M， n=24 rpm ，减速器输出轴直径Φ40,

取η=0.95

根据机械设计手册第二卷  D=A（p/n）^1/3

由于输出轴采用42CrMo4  其性能与 40Cr 相近（A=97），但抗疲劳等略强

故取A=92

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

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

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

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；

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

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

（我们平时有过载保护）。

软体动物 · 发表于 2010-9-2 09:32:21

本帖最后由软体动物于 2010-9-2 09:50 编辑

扭断, 看一下断面, 和断的位置,

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.

可以改一下退刀槽,为圆弧.不要直角台阶.

则加粗轴直径,

大约估算了一下!!!

你的2.2 KW的电机, 直径40MM的轴, 去掉退刀槽, 最多35不到.

应该是直径不够.

而且,还要考虑扭力的力距方向, 如果两端都有轴承!!
那轴一般做成中间粗,两头较细, 因为力距是两边平分!!

但如果是一端受力!!
则极限时, 可能发生, 远离受力的一端为负的-100%,
而接近受力点的一端受力 200%的现象!!

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,
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.

+++++++++++++++++++++++++++++++++

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.

但实际中, 都要考虑动载荷.

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

那这个瞬间, 还是死算的那些扭力吗?!

这个瞬间, 可能3倍于静载荷也说不定.

并且,平时的抗扭强度, 在某些时候,瞬间会演变成抗剪强度,

软体动物 · 发表于 2010-9-2 09:39:20

其实,有些时候设计, 数据是死的!!

人是活的, 一些经验更重要!!

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

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!!

老师傅一拿到钻头

马上答出, 大约要多少转速.

HNSPXSY · 发表于 2010-9-2 09:40:12

轴的材料和热处理也会影响到轴承的强度。

软体动物 · 发表于 2010-9-2 09:44:09

本帖最后由软体动物于 2010-9-2 09:45 编辑

一句话:

设计减速箱, 如果轴被扭断!!% S9 }" Q3 _9 |
' a1 s1 k4 e# t3 v
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.

cahcb · 发表于 2010-9-2 14:54:54

还要考虑工艺的完善

xiaoqh119 · 发表于 2010-9-2 20:08:36

首先，感谢软体先生的回答
其次，说明一些问题，如下：

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，
暂不公布品牌，以免因为草率武断对其造成负面影响）。

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、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；

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，

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？

lussssssssss · 发表于 2010-9-6 11:34:30

本帖最后由 lussssssssss 于 2010-9-6 11:43 编辑

计算好像足够。

最好把断面及断轴对接后情况拍下高清照放网上来看。
要么请专业人员分析下断裂原因。

你图轴、装配图，热处理状况也没有

lussssssssss · 发表于 2010-9-6 11:36:05

一句话:
9 r. J% x9 K# L2 A; r8 B+ w* P
, t" d7 R& y# \' {6 f设计减速箱, 如果轴被扭断!!6 U5 v' U/ `# q8 I* t/ K) k/ U/ `
2 g$ i9 u) g3 `
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.
. |- I( L8 q. `9 O" _3 ?2 a9 |软体动物发表于 2010-9-2 09:44 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif

可以肯定的说，你搞机械是个外行。

meizhou · 发表于 2010-9-6 19:07:15

本帖最后由 wakang 于 2010-9-9 13:20 编辑

安全系数取得多少啊2 x- z: }$ Z& o2 R, C9 S$ l+ C3 U
meizhou 发表于 2010-9-6 19:03 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif

1# xiaoqh119
轴径小 40crmo 淬硬性比40cr好

wwll13 · 发表于 2010-9-7 13:38:27

40的轴2.2kw会断?
你最好发图片, 感觉你那是木头轴

z1x2h3 · 发表于 2010-9-7 14:56:11

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。

jrzys1688 · 发表于 2010-9-8 07:26:50

13# z1x2h3
可以这么说，80%的责任是设计者的。

lussssssssss · 发表于 2010-9-8 09:55:04

13# z1x2h3 . t% R2 z4 p4 x8 Z) u: ^
可以这么说，80%的责任是设计者的。; s- L; H { ~5 m9 E# \
jrzys1688 发表于 2010-9-8 07:26 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif

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。

让大家学习下你这位大侠的杰作

lussssssssss · 发表于 2010-9-8 09:56:11

我用的轴受6000N.m，还带冲击的，比那也粗不了多少
十多年了，还很好

cnjjswc · 发表于 2010-9-8 10:23:44

99%的责任是设计者的。

plc · 发表于 2010-9-8 11:18:40

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。

ryyhui · 发表于 2010-9-8 15:57:12

本帖最后由 ok22ko 于 2010-9-8 16:03 编辑

有没有热处理，，，

=================
补充一下，加工的时候，用的是棒料还是锻件

还有就是，退刀槽有没有做

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

输入轴直径好像也就ø40吧，，具体尺寸忘记了，反正不怎么大，

我们是外协给别的厂家做的，结果断了，

问题分析出来，原来人家居然拿棒料，40Cr，

后来我们自己做了一根，材料换成42CrMo，锻件，用到现在还很好

lussssssssss · 发表于 2010-9-8 16:54:43

有没有热处理，，，3 }2 B+ ?7 O# y5 K9 G
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=================% o) {, v0 d' b3 H& w; ^7 R% i( ]
补充一下，加工的时候，用的是棒料还是锻件
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还有就是，退刀槽有没有做* j' ]: V- x& {: |$ ^* h9 f8 ^
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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， .... E" w9 R8 M( _+ `7 @2 r( w0 ~. x
ok22ko 发表于 2010-9-8 15:57 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif

实话实说，这个论坛有一点很不好：

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。

如果你能说个1234，即使错了，也让人信服你是搞这行的呀。

我在其它论坛就很少碰到这样的人。

lyj_bd · 发表于 2010-9-8 18:28:10

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。

天地行008 · 发表于 2010-9-8 20:24:54

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

shifeng18 · 发表于 2010-9-8 20:29:53

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。
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。
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。
以上仅供参考。

xiaoqh119 · 发表于 2010-9-8 20:51:02

计算好像足够。
! I1 Q4 w& G$ |5 ~+ ?- L6 G: h# r7 o0 i: c- R9 r
最好把断面及断轴对接后情况拍下高清照放网上来看。* Z1 M0 c: y' M+ W3 Q' T" T
要么请专业人员分析下断裂原因。3 B7 o3 x+ A5 r" d
3 T e) y$ Z: J2 d: w2 M2 F- W
你图轴、装配图，热处理状况也没有
( A& t2 u9 ?2 ?$ n9 Dlussssssssss 发表于 2010-9-6 11:34 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif

请问你是怎么计算的，怎么就够呢？

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）

xiaoqh119 · 发表于 2010-9-8 20:52:44

安全系数取得多少啊
* {& h# S* k4 k }) Xmeizhou 发表于 2010-9-6 19:03 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif

使用频率不高，每天约8小时

安全系数取 0.95

最关键的是，已经使用了十几二十套，唯独这一套出问题

xiaoqh119 · 发表于 2010-9-8 20:56:28

40的轴2.2kw会断?4 D( \' L; C* c) g; `3 f: k6 g( p6 x
你最好发图片, 感觉你那是木头轴
: \2 i/ E; M7 @7 q, l# h. O1 A: wwwll13 发表于 2010-9-7 13:38 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif

兄弟，你这句话从技术角度来说，有语病

T=9550*P/n

转速低，扭矩大

理论上，给我一个2.2KW的电机，可以扭断你400的轴

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