联轴器的摩擦力矩
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联轴器的摩擦力矩
1、设计
首先考虑采用夹壳联轴器传递扭矩的方式:装配时,由于每个螺栓施加了预紧力F0,从而使夹壳与轴的配合面间相互压紧,其受
力分析见图1所示
配合面上的压力P可按下式计算:
P=z*F0/d*L,(1)
式中:F0为螺栓的预紧力(N),;z为螺栓数目;d轴的基本直径(mm),;L为联轴器的长度(mm),因此,联轴器的摩擦力矩: Tf=P*f*d/2*Π*d*L/2=Π*F0*Z*f*d/4,(2)
式中:f为配合面的摩擦系数,f=0.1~0.2,取0.15。
2、预紧力F0的确定
普通螺栓的连接,在螺母拧紧时会受到两种应力:一种是由预紧力引起的拉应力;另一种是由螺纹力矩引起的扭转剪应力。
有关文献计算表明,当预紧应力F0达到螺栓屈服极限σs的0.78倍时,螺栓的外螺纹沟底开始破坏。
也就是说,选取F0时首先必须满足的第一个前提条件是F0<0.78σs;其次,为了能充分发挥螺栓连接的潜力和保证连接的可靠性,我们应当尽量取较高值。
在实践中,还有许多影响F0选取的因素,如:受拉螺栓还是受剪螺栓,螺栓是否承受变载荷,对连接有无密封要求,安装工具和方法的精确程度,连接所在部位是否便于安装等等。
这些因素都是确定预紧力指标应该考虑的重要因素。
对于受拉螺栓连接,有这样一组结论可供我们较准确地选取F0值:
·在一般机械上,F0=(0.5~0.7) σs;
·在航空航天机械上,F0≈0.35σs;
·在特殊连接如高强度螺栓摩擦连接,F0≈0.75σs。
2.1、拧紧力矩
在螺纹连接体中,施加在螺母上的拧紧力矩Tf等于螺母与被连接件或垫圈支承面间的摩擦力矩与螺纹副的摩擦力矩之和。
经简化后得到同时适用于粗牙和细牙螺纹的表达式,如下:T=0.12×σs×As×d
式中σs——螺栓屈服极限;
As——螺栓螺纹有效截面面积;
d——螺纹的公称直径。
2.2、拧紧力矩T与预紧力F0的关系式:
T=K*F0*d
扭矩系数K值按GB/T 16823.2 的规定,取K=0.2
T=0.2*F0*d=0.12*σs*As*d
F0=0.6*σs*As
我们用M5的高强度螺栓:
As=14.2 mm2
12.9级预紧力 F0=17300N
3、摩擦力矩
Tf=P*f*d/2*Π*d*L/2=Π*F0*Z*f*d/4
=(0.15*3.1415* F0*Z*d)/4
螺栓材料 40Cr
摩擦系数 f=0.15
螺栓数量 Z=1
轴径 d=10.8mm=0.0108m
强度等级 12.9级
预紧力 F0=17300N
摩擦力矩 Tfmax=22.01Nm
当轴径 d=14mm=0.014m
摩擦力矩 Tf max=28.53Nm。