浅析对带式输送机棒销联轴器的改进设计

浅析对带式输送机棒销联轴器的改进设计

李磊

平顶山天安煤业股份有限公司六矿，河南平顶山，467091

内容提要棒销联轴器在带式输送机驱动装置中经常用到，文章针对目前棒销联轴器在使用中的一些问题提出了结构改进方案，应用后提高了输送机的检修维护效率，有效地促进了矿井安全高效生产。

关 键 词带式输送机　联轴器　胀套

在带式输送机驱动装置中，多采用棒销联轴器来联接两轴、传递运动和转矩。棒销联轴器因其结构简单，加工容易，且棒销可以补偿两轴间的偏差，还具有缓冲、减震、降噪的功能。但在现场安装和后期维护中仍存在不足，需对其结构进行改进设计。

1　存在的不足

普通棒销联轴器结构如图1所示，由两侧半联轴器、外套和尼龙棒组成，挡圈用螺栓固定在外套两侧，起到阻挡尼龙棒脱出和固定外套位置的作用。普通棒销联轴器存在以下不足：

1 联轴器半体 2 挡圈 3外套 4 尼龙棒 5 螺栓 6 弹垫

图1　普通棒销联轴器的结构图

（1）半联轴器与轴采用平键联接，安装时需要采用加热或冷却法装配，拆卸时需要专用拉拔设备和加热，装拆效率低且难度大。

（2）棒销联轴器的移动外套结构如图2所示。其结构较宽，当联接的伸出轴较短时，外套不能完全退下，还需要拆移驱动装置，导致维护工作效率低。

图2　移动外套结构示意图

2　改进方案

针对棒销联轴器存在的问题，从以下两个方面进行改进，其改进型棒销联轴器结构如图3所示。

1 联轴器半体 2 挡圈  3（左、右）外套  4锁紧螺栓 6 锥形胀套

图3　改进型棒销联轴器的结构图

（1）半联轴器与轴改为胀套联接。半联轴器内孔加工成锥形，与开口锥形套相互配合，锁紧螺栓将锥形套压入半联轴器的锥孔内，随着锁紧螺栓的拧紧，锥形套不断楔入，在轴和轮毂表面产生正应力和弹性变形，缩小锥形套内孔直径，实现涨紧轴和半联轴器的目的。需要拆下半联轴器时，先拆下锁紧螺栓、再利用锥形套上的顶丝孔即可将锥形套顶出，从而实现了常温下快速装、拆联轴器。

（2）外套采用分体结构。将较宽的外套改为分体结构，由圆周均布的螺栓组联接。当维修需更换尼龙棒时，只需拆卸需更换相应半边的外套即可，在空间狭小的情况下，避免了拆移电动机或减速机等装置。

3　设计计算和受力分析

胀套联接代替平键联接，是根据楔效应原理把轴与轮毂连接在一起，随着锁紧螺栓的拧紧，锥形套不断楔入，在轴和轮毂表面产生正应力，在轴转动时产生足够大的摩擦力矩传递转矩。

图4是胀套的力学模型，其中F是螺栓拧紧时所产生的轴向预紧力，α为胀套锥角，N1是锥型套与轴接触面的正压力，f1为由上述正压力产生的摩擦力，R1是N1和f1的合力，φ是R1和N1的夹角，即摩擦角，

Ф=arctgμ

式中　μ为摩擦因数，钢材μ=0.1～0.12。

             图4　圆锥胀套力学模型图                     图5　矢量图

由平衡条件可作出矢量图图5，得

在预紧力F的作用下，锥形胀套所能传递的最大摩擦力矩

   在实际应用中，锥形胀套设计应能满足如下条件：Mt＞KM 。

式中　Mt—胀套额定设计的扭矩；

M—输入轴要传递的扭矩；

K—工况系数，考虑到输送机的特殊工况K值≥1.2 。

分体胀套由圆周均布的螺栓组连接，按受转矩的螺栓组强度计算。其计算步骤从略。

4　结语

改进后的棒销联轴器在常温下即可进行拆装，维修中棒销易于更换，提高了效率，节省了操作时间；并且胀套具有很好的对中性，解决了同轴度差引起的故障问题；传动轴不需再开键槽，减小了轴径的设计尺寸，进而减小了联轴器的体积。

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