液压安全联轴器的工程设计与应用

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A-caclem ic学术液压安全联轴器的工程设计与应用安徽省马鞍山职业技术学院-程宁峰摘要 ：在对液压安全联轴器工作原理进行简要分析的基础上，认为内套圈其工作过程中发挥着重要的作用。以某型液压安全联轴器为例 ，对内套圈在不同工况下的的变形情况进行了分析计算 ，得到了对应的设计公式 ，为液压安全联轴器的设计及优化提供了-个有效途径.同时 ，探讨了其加工制造以及使用过程中需要注意的相关问题 ，对提高液压安全联轴器的工作性能有-定的促进作用。

1.液压安全联轴器及其内套液压安全联轴器作为-种新颖的安全保护型联轴器，其能够实现同轴线上主动轴、从动轴的同时回转与运动，同时可以传递转矩。其基本的结构主要包括剪切环、油腔、轮毂、传动轴、注油口、安全管、联接套外套等几个部分构成。

联轴器的法兰套包括内套、外套两个部分，两者相互焊接构成，采用打压泵将专联轴器液压油经注油口注入到内外套形成的油腔中，并使得其达到预定的压力值。这时，油在高压作用下降向下径膨胀，使得内套圈与法兰轴轴面抱紧，利用摩擦力来传递法兰轴与套圈之间的扭矩。-旦外载荷小于该设定油压，两者之间将不存在滑动 ，能够正常传递扭矩。而当外载荷超出设定的油压之后，两者将出现相对滑动，从而不足以传递扭矩，这时法兰轴上的剪切环将切断剪切管，使得腔内液压油喷出，内套圈径向尺寸复原，使得法兰轴与法兰套相分离，扭矩将会在数十ilm$内迅速下降，从而达到保护设备的目的。

在实际的设计工作中内套是整个液压安全联轴器工作的重要承载零件，其强度及变形情况直接影响到设备运行过程中的安全过载能力以及使用性能。因此，在设计过程中注重对内套的变形计算分析具有十分重要的作用。

2.液压安全联轴器内套变形计算及设计2.1.设计案例已知某型液压安全联轴器的内套设计厚度为t8.14ram，曲面半径 R153.63ram，内套整体长度为z162mm，其工作载荷q50N/咖 ，材料弹性模量 E2.06e5m/mm2，泊松比0.3。

2.2.变形计算设计分析过程中，以叠加原理为根据，结合实际工况，将内套圈的变形分解为 无矩计算”、 有矩弯曲”两种基本情况。其中，所谓的 无矩计算”就是在分析过程中只考虑其外载荷q对内套圈的作用，如图 1所示；而 有矩弯曲”则是考虑两端传递给内套圈的弯矩 M。

I8 Machine China中国机械图1无矩计算力学模型图2有矩弯曲力学模型在实际的设计分析过程中，尤其是在有限元分析时，可以根据具体的工作情况 设置不同的边界条件，从而反推得到 有矩弯曲”分析计算过程中内套圈两端的弯矩M。以及剪切力Q。。之后计算得到内套圈两端承载的弯矩 和剪力Q，这样就可以得到 有矩弯曲”的解，最后根据叠加原理，得到内套圈的基本变形。

基于 无矩计算”模型进行分析计算时，由于只考虑了外载荷的压力作用，根据平衡方程以及弹性力学方程，可知：w--嚣 (1)根据内套圈的位移微分方程，求得其最大位移变形解为：州∞e (。∞sh 咖k)十e (c ∞§ 十q sin )十，( )(2)再综合式 (1)，得到其最大位移变形解为：q 妇 谳 (3)c，蛐 kasi q h 妇 h -若在设计计算过程中将参数坐标设置在内套圈的中央横截面上，那么可以利用坐标的对称性，使得C。c。O，这样就将公式 (3)进行了简化，得到：wC，sikasinkaC4Dhk#sln - (4)根据内套圈安装过程中固定形式的不同，可以将之分为两段都固定、两段简支、-端固定而另-端自由三种工况形式。

之后，需要在有限元仿真软件下设置不同的边界条件，用以模拟三种不同的约束情况，对不同尺寸的内套圈进行尺寸进行优化，得到各种工况下最优的内套圈尺寸。

3.液压安全联轴器在制造及使用中应注意的其他问题3.1.加工制造过程中应该注意的相关问题在加工制造过程中，首先要保证高压油腔的焊接性能，即要求提高内、外套圈的焊接质量，通过提高焊接工艺的方式保证焊缝在高压油的作用下不会出现开焊的问题。同时，在加工注油螺塞。剪断管、内孔螺纹等零部件时，要确保加工精度以及硬度。再次，要选择好高压密封件，提高密封设备的密封性能：最后，在设计制造过程中要注意对摩擦面进行特殊处理，同时通过控制行为公差来对间隙进行控制，提高联轴器的整体使用性能。

3.2.使用过程中需要注意的相关问题3.2.1.环境温度的控制环境温度变化剧烈将会直接影响到液压安全联轴器的正常使用，-旦环境温度发生变化，在热胀冷缩的作用之下，联轴器油腔内的高压油会发生体积变化，从而使得扭矩限定值在设定值范围内发生-定的变化，影响到其使用性能。因此，在实际的使用过程中需要根据不同的温度选择合适的打压曲线，保证设定压力值在允许的范围内变动。

3.2.2.打压不宜过频繁由于每次对联轴器的打压都涉及到密封件、剪断管等零部件的安装，-旦安装不精确，将会影响到联轴器的工作性能。因此，随着打压概率的增加出现问题的概率也会增加。另外，当法兰套在高压膨胀和卸压收缩之间频繁转换时，同样会造成焊缝的疲劳，最终导致开焊现象的发生。因此，使用过程中不宜频繁打压，而且在重复打压时要将打压值适当提高。