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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,
. r8 T8 P. v# F' l2 T+ j3 Y& }. W
: D2 U) d1 K& v3 ~: _0 S+ o减速器输出 T=860 N.M, n=24 rpm ,减速器输出轴直径Φ40,
; A- j& }7 A/ p5 H3 c, T6 c# c1 x( ^) D  l) O. ~3 Q
取η=0.95  0 f' c* X& ~3 \# t3 V: U( L

6 U9 l! p' Q: z( [9 v根据机械设计手册第二卷  D=A(p/n)^1/3! A1 D0 B# \" T5 U# F
* @2 s& m" T4 l+ K6 d, y
由于输出轴采用42CrMo4  其性能与 40Cr 相近 (A=97),但 抗疲劳等略强
$ o9 F# R1 J. [# r5 ?! o7 B) B' g0 G
  \, P. P0 F; }  ]! f& k9 L& L& ~故取A=92, m- {8 w, Z. L

& x. X( _) q8 U4 S' e6 s7 @+ P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8 C: P2 v% l: |: N1 Z7 F0 d6 W

) ]' m9 T" i8 N: a8 \0 r" s4 S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
( C9 A2 {: ?7 F8 w+ A; b5 ]- `4 M0 L  u: x- f
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
% _" s8 @6 J( S# p/ E: x) q* A+ e7 R  S" B
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 o; [- |4 p1 U

) C5 U7 X3 j' r' q7 v, F4 o- R" G: g( K) E
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$ i8 S1 k/ f; {2 F
, K' n; r) w% V9 U* `* 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( l, U+ M: Q! m% M3 i& Q  z" R

' g5 U, A. o5 Y+ R0 }(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 6 g- C8 |3 ?/ f$ P* g4 `

, ^; \6 ]! F8 R) {0 N扭断, 看一下断面, 和断的位置," ^& R" m1 T  {: H
. T/ y6 v) U+ u
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.
  \7 y& ~- Q2 Y4 i; \
- M# A( v) F- n  Y9 p) r可以改一下退刀槽,为圆弧.不要直角台阶.
6 y, C, z) O2 U9 R2 A- {! s' ]) A2 J) l4 ]$ {8 S2 k
则加粗轴直径, ) ~. X2 }5 ?! A  C- x5 v
) T# B* M! c6 d3 H$ d% J' X
大约估算了一下!!!" A0 n; E# [8 r

/ D" E; B+ G5 ^- C! }! O! J$ _  B  W你的2.2 KW的电机,  直径40MM的轴, 去掉退刀槽, 最多35不到.3 e5 w& _, P, Z4 s5 p
: O+ `' _" p. t$ z' M' }9 `: A9 T
应该是直径不够.1 z; l) R7 g( d! x+ q2 p
  o- `( i- V- [3 ~
而且,还要考虑扭力的力距方向, 如果两端都有轴承!! 9 _7 ]& v1 U8 a3 f4 O. ?
那轴一般做成 中间粗,两头较细, 因为力距是两边平分!!! S5 U3 H+ t( D4 s. n' {

/ ~- h* A6 b) j- Q但如果是一端受力!!
7 W+ G8 E' Q+ Y' `7 W; l2 M则极限时, 可能发生, 远离受力的一端为负的-100%, : @/ q9 t2 X4 P/ e3 }
而接近受力点的一端 受力 200%的现象!!
6 N" B9 ]4 @) ~9 i& o8 f: u7 b; Y4 O5 Z7 S0 \, {

% ]7 L! g. Q! d2 H) J5 I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,
8 `. I0 _* }7 W( l* L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.
( \; Y7 O) f5 r8 v- t& {: @# E4 H8 f; c! V- l
+++++++++++++++++++++++++++++++++
3 G$ v7 Z) r# M9 a/ O5 U! X  g7 ]' X
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 _6 P' `' w: l+ |

* A+ p) U9 G4 [5 t但实际中, 都要考虑动载荷.# e( ]$ [- Y# C% j

1 K, c( I& M: X6 I9 \, @! @8 }+ 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# Z  O3 m9 ?& B- I" |% g& {) i
) Y' p# ?3 w$ }  e$ {
那这个瞬间, 还是死算的那些扭力吗?!
5 }7 w1 u( y/ z$ k. K
+ j+ |- ]8 ?' o& W8 o这个瞬间, 可能3倍于静载荷也说不定.

) B6 Q* B' a, V ( [% r6 I  L& n6 }+ ~" A
并且,平时的抗扭强度, 在某些时候,瞬间会演变成抗剪强度, 6 k5 K) ]5 x5 e5 L' R. _% C
% ?# A( `, m6 q2 e" \1 \( E) ]
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!!( l# t# ]0 n2 O1 o" e% y
! @& u. K8 ~* M( `4 v
人是活的, 一些经验更重要!!: W4 A# X7 A  |( [
8 E. O: \7 Q2 g( V
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
7 C( S) _5 v1 ?  Q" v6 j/ c$ p+ h" C, q8 |& s0 P! 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!!6 a' z, J7 E' C' k% v% H6 R

8 P  D7 r) f7 K# q/ s老师傅一拿到钻头( |5 |8 J2 [+ F5 d, \, N

& r% r# C  @. [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 2 V! A5 }6 A" r* L5 s$ @6 O2 O- a
) S% C# a. ]- p8 R9 M
一句话:- ~, }6 @9 j- [
5 e2 c- B8 z; z4 R
设计减速箱, 如果轴被扭断!!
! y8 d: E# b3 c3 S( N
7 J! ^% W# [: f, 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: ?% o) {* F/ I  }( B
其次,说明一些问题,如下:
* |, w* G" u# I; Q# \& i
; x9 H$ `- o9 G: z. {: @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,2 Y& U" ]/ l3 E) U" r) r' ?
暂不公布品牌,以免因为草率武断对其造成负面影响) 。
  X) R& E$ p( g+ q' f/ Z9 R" A: J) l, B7 x
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 x+ G& o; R& i9 y" r1 Q

! m. n  E5 S+ W7 ]+ d3、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;# S9 C; p/ X6 {- I0 n# M1 H, V
3 R, C9 |3 a8 e5 W
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,
9 G) z: `9 T8 b* `6 {& E' \$ m4 X8 [
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
0 x0 [; O1 X! I! i8 G; v5 v: Q* z- ]% L& z2 U3 \2 T4 g8 B
计算好像足够。
) V# j0 g# L! |; E0 n
& V. U" W- J; P; S3 z6 D" y最好把断面及断轴对接后情况拍下高清照放网上来看。' q4 Q8 K1 {1 }1 k7 e
要么请专业人员分析下断裂原因。
& A+ v1 g+ Q$ `1 a1 u# F' Q  ?; s. S/ H1 o6 ^) 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:
& `$ M% w9 S( P. w2 V4 h$ B% H5 F% K- J* f* g
设计减速箱, 如果轴被扭断!!
! _' r) }6 b! F- p( m3 `  E, R( J) J2 W1 o* O
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.' C  l0 C  I" b0 b$ @. Z+ r; }4 M
软体动物 发表于 2010-9-2 09:44 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif

4 }+ y. j9 c0 ~7 R3 e) e) t& a1 Y# A6 D* [! c) r

! {: l/ ?) X- {8 {+ Z7 L( ?7 |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
- ?9 [# B% O, h6 W- P6 x
安全系数取得多少啊
- S* j3 M6 R2 [meizhou 发表于 2010-9-6 19:03 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
4 g2 t, t, r; ~4 _1 d9 A; n; Z. t
1# xiaoqh119 # o! J; j2 W3 W7 G! j/ d
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# D5 G: ]* R1 Y  S" q
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
* z7 N% n; ?6 F; z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  ) g( Z: V7 H+ B7 [$ a/ o
可以这么说,80%的责任是设计者的。, ^8 n5 y* @) X0 v
jrzys1688 发表于 2010-9-8 07:26 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif

2 R3 `# h& f; Q0 _1 q% g1 n, N6 V/ Q* w' `) H% P* Z

$ M+ T0 a0 w: ?" j5 I3 \# y! K& ]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。
) w+ [5 j- O( `5 b! E- j0 U
% i& |( n& c! m. j/ K& 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
$ O/ |) U% Y% Z/ S2 T& |6 x/ a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 m& N  f8 N) @* H+ ^# z# W+ r& `
9 p+ Z+ J5 {# i! X$ f- i* G
有没有热处理,,,2 R1 q/ k  s& R9 U& Q6 l
1 X+ {7 N$ P& K2 Y$ E- `4 R
=================
8 w7 V/ B9 R7 ^, |) w补充一下,加工的时候,用的是棒料还是锻件
+ {! A- E' s' W/ h" X+ n5 K; ?& I- [# n, a, |8 t5 h5 x1 O' S: \
还有就是,退刀槽有没有做/ G2 m8 `! c3 ]' `% X* ]& S

* x; I0 X/ M: [7 ?7 O2 [7 ~% q# J
3 i/ y. u* b6 @, r$ t* Y9 ]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
$ }4 \+ D" w! q( P" T6 s8 [7 S% Z& R2 W2 }, S- Z% j- q$ 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,
! S) \3 ]- R  Z$ e' |$ e% F' B& i# _4 s0 j, Y
我们是外协给别的厂家做的,结果断了,) f6 f0 L7 C" M. q6 ?

% A9 @" V: s0 R+ c问题分析出来,原来人家居然拿棒料,40Cr,
, A' I9 r' n, {; U- S3 x0 z  v  W# {, o9 g
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,,,
  J( k" z! G8 C2 J) X- x! R1 n* }6 b8 z0 g6 a" q% x* x
=================9 I6 u" h& K1 R( P; h' S+ C2 m
补充一下,加工的时候,用的是棒料还是锻件
% _8 o  F* z+ a: T. m% G) b
/ M2 t% f0 V$ G5 N3 Q# E还有就是,退刀槽有没有做" a3 l3 {; k5 z5 [
/ o& E: s% @! M4 N! M7 i7 k* z1 z9 |  [

1 p$ |8 a4 z) o6 L1 ?7 _* h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, ...6 i, E! L, A/ o! s) {# l3 u
ok22ko 发表于 2010-9-8 15:57 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
* D$ i+ D: t9 ?, z0 f
  }, d: w: U- o% {  N# q9 K
实话实说,这个论坛有一点很不好:7 P9 M0 c, x6 E5 c: s  e# |

' T2 j! y/ Z/ @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。! ], B9 l/ O) N9 o; u
5 v% K0 [' C8 S  L1 o5 ?0 [
如果你能说个1234,即使错了,也让人信服你是搞这行的呀。( }, y( |) U, h* D6 D
5 d. I  u1 y* y& u7 s& J% t% ?
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。
% s" Z3 D6 U* l9 K2、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。
- Z; j/ G$ X" d5 C3 \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。. J3 k5 q( z! T) V  ~1 G0 F
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。
- s8 @) J0 p& ^6 n# C# C6 _% A( R# K* A
最好把断面及断轴对接后情况拍下高清照放网上来看。
/ q$ T5 T5 Y! [要么请专业人员分析下断裂原因。; k% r" f4 t; z" y

% Q# n+ ~) b# O1 p8 Z" G) O# Z你图轴、装配图,热处理状况也没有5 L" H+ U3 O6 q( b$ N
lussssssssss 发表于 2010-9-6 11:34 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
* v% z" l$ V& r( d% \

( H! t$ U3 G2 p6 T1 g8 v/ @请问你是怎么计算的,怎么就够呢?" q- S, V- W7 p, Y, i
) x: s( `. D  f& j( R4 v
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$ q2 ^, X7 I, p: k+ \7 |" \" D
meizhou 发表于 2010-9-6 19:03 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
* ?6 y+ e% g8 @. G  T) r5 n, t

+ N6 M) g* ?6 u4 B( G4 R; y0 S使用频率不高,每天约8小时& l9 m7 b2 u2 o* n: {

' G# V* {( M6 O* f- S3 Z0 y7 ], X4 a安全系数取 0.955 ?/ _% w1 ~. ^8 G) {
8 l4 @( C3 z$ w8 z) L/ N' c% j
0 ~- [; O0 D$ \
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?1 F! o2 q) Z- c- w4 A8 a, w
你最好发图片,  感觉你那是木头轴" g/ Y- R! X8 z+ T0 Y1 c
wwll13 发表于 2010-9-7 13:38 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif

0 k% a$ {; |& K, ^( k( {% n  L/ V+ e6 G0 b
兄弟,你这句话从技术角度来说,有语病- J* G" k, j& n" p: P
) i: q+ F8 z* C" \4 O
T=9550*P/n' G8 V9 }3 R5 S
+ H- D) ?* v$ A- e, Y  z
转速低,扭矩大
* E0 R- o2 \% o4 `7 ?! Y/ y7 p " [/ F; b2 u* i+ O! p: X
理论上,给我一个2.2KW的电机,可以扭断你400的轴
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