彭春竹

（甘肅青龍管業(yè)有限責(zé)任公司，甘肅張掖 734500）

幾種常見軸類零件連接結(jié)構(gòu)

彭春竹

（甘肅青龍管業(yè)有限責(zé)任公司，甘肅張掖 734500）

以塑料管、帶材生產(chǎn)機(jī)械為例，介紹常見軸類零件的連接結(jié)構(gòu)及使用特點(diǎn)。設(shè)備設(shè)計(jì)和制造時，通過合理選用連接方式，可使設(shè)備結(jié)構(gòu)更具合理性。

軸類連接結(jié)構(gòu)；塑料管；帶材生產(chǎn)機(jī)械

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.10.22

0 前言

在塑料管材生產(chǎn)機(jī)械制造中，軸類連接結(jié)構(gòu)主要為軸類零件與孔類零件結(jié)構(gòu)之間提供傳遞扭矩或者軸向止位的作用，應(yīng)用十分普遍。

1 扭矩傳遞與軸向止位作用一體

1.1 加工尺寸或機(jī)械外力形成過盈配合連接

主要利用嚴(yán)格的加工尺寸或機(jī)械外力使軸類零件與孔類零件之間形成過盈配合連接，軸向也不發(fā)生位移。此種連接也可以增加鍵類配合使用的情況下傳遞扭矩更可靠。

1.1.1 熱裝連接

此種連接主要運(yùn)用物體之間的加工裝配間隙形成過盈配合連接。主要特點(diǎn)：傳遞扭矩大，容易安裝但不容易拆卸。常用于減速器內(nèi)部齒輪的安裝，如大型塑料擠出機(jī)的輸出軸齒輪。此類結(jié)構(gòu)的低溫和加熱裝配都是利用熱脹冷縮的原理，將軸類零件降到一定溫度或者是將孔類零件加熱到一定溫度，從而臨時消除孔與軸的過盈量，然后訊速將軸、孔按設(shè)計(jì)要求裝配到一起的裝配方法。在加工過程中主要通過軸徑的大小及需要傳遞的扭矩來控制過盈量。裝配時有機(jī)械壓入法、低溫裝配法和加熱裝配法。機(jī)械壓入需要選擇合適的工裝，低溫及加熱裝配要避免由于溫度的變化導(dǎo)致零件的組織發(fā)生變化，以免影響材料性能。

1.1.2 加壓變形形成的過盈配合連接（圖1）

圖1 加壓變形形成的過盈配合連接

通過外力擠壓使孔類零件變形，與軸類零件貼合形成過盈配合達(dá)到鎖緊連接。主要特點(diǎn)：用于大型整體孔類零件的固定及安裝。如塑料機(jī)械中常見的管材撕碎機(jī)主軸兩端的減速器輸出空心軸與主軸的連接。當(dāng)扭矩達(dá)到極限值，鎖死連接解除，對所有部件有一定保護(hù)作用。安裝時，將開口收縮環(huán)及壓盤按照順序依次套裝在軸上，由于此時間隙較大，容易安裝。套好后通過不斷擰緊螺栓，使壓縮環(huán)內(nèi)徑尺寸變小，直到與孔類零件的外徑尺寸達(dá)到過盈配合。進(jìn)一步擰緊壓縮孔類零件，直到孔類零件與軸類零件產(chǎn)生過盈配合，達(dá)到連接的目的。

1.1.3 脹套連接（圖2）

圖2 脹套連接

通過使脹套中的脹塊的軸向位移，脹塊與孔內(nèi)零件摩擦面的間隙逐漸變小，摩擦力增大，形成鎖緊。主要特點(diǎn)：通過脹套將軸與孔類零件連接起來，安裝完畢后，脹套就成為了其中一部分。脹套安裝時無須加熱、冷卻或加壓設(shè)備，只須將螺栓按要求的力矩?cái)Q緊即可，調(diào)整方便。脹套的使用壽命長，強(qiáng)度高。脹套依靠摩擦傳動，對被連接件來講，沒有鍵槽產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)削弱影響，也無相對運(yùn)動，工作中不會產(chǎn)生磨損。脹套在超載時，將失去連接作用，可以保護(hù)設(shè)備不受損害。尤其是在安裝一些整體構(gòu)件時，由于構(gòu)件尺寸大，采用此種連接更為方便。常用于沖擊力較大工況的皮帶輪安裝及一些大型機(jī)構(gòu)的整體安裝。如破碎機(jī)的皮帶輪，管材卷管機(jī)的整副繞卷機(jī)構(gòu)的安裝。

通過螺桿的擰緊使脹塊壓入，脹塊的兩個面與軸類零件及孔類零件的連接面相互貼合，螺桿旋入越緊，兩個面貼合得越緊，軸類零件與孔類零件的相互摩擦力就越大，傳遞的扭矩就越大。脹套類結(jié)構(gòu)的形式有很多種，但原理基本相同。

1.2 利用構(gòu)件直接作用于兩個物體之間行成有效連接

利用構(gòu)件直接作用于兩個物體之間，讓兩者之間行成有效連接，同時提供扭矩傳遞并起到軸向止位作用。此類結(jié)構(gòu)主要用于中低扭矩的傳遞。常見的有銷軸類、緊定螺釘類。扭矩傳遞的能力與銷或者緊定螺釘?shù)目辜羟心芰ο嚓P(guān)。

1.2.1 銷類（圖3）

圖3 銷類結(jié)構(gòu)形式

連接銷穿過兩個需要連接的物體之間，達(dá)到連接目的。主要特點(diǎn)：有過載保護(hù)作用，拆裝方便，定位精準(zhǔn)。多次拆卸后會影響定位精度。主要結(jié)構(gòu)形式：將軸類零件與孔類零件套裝后，將銷穿過銷孔，達(dá)到連接的目的，如萬向聯(lián)軸器。

1.2.2 緊定螺釘類（圖4）

圖4 緊定螺釘類結(jié)構(gòu)形式

工作原理與銷連接類似。主要特點(diǎn)：主要用于低扭矩傳遞，定位精度要求不高的部位。將軸類零件與孔類零件套裝后，緊定螺釘旋入，螺釘頭對準(zhǔn)止位孔，達(dá)到連接目的，如編碼器的軸與編碼輪的固定。

2 軸向止位作用，與扭矩傳遞作用分開

利用構(gòu)件對兩個物體之間的鎖緊機(jī)構(gòu)主要提供軸向止位作用，此構(gòu)件對兩個物體之間不形成聯(lián)系，作用分開。當(dāng)需要傳遞扭矩時，可在孔類零件之間增加鍵類或者卡槽類結(jié)構(gòu)。傳遞扭矩的大小與該提供軸向止位作用的構(gòu)件無關(guān)。主要說明軸的單端止位，如果需要兩端止位，可增加類似相應(yīng)構(gòu)件。

2.1 軸端螺紋鎖緊（圖5）

圖5 軸端螺紋鎖緊結(jié)構(gòu)形式

通過螺紋鎖緊的力量進(jìn)行軸端止位。主要特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)形式：可分為接螺母旋入壓緊式和壓蓋式，這種結(jié)構(gòu)主要用于軸端不常拆卸的構(gòu)件的鎖緊，對于零件有一個軸向的鎖緊力。如皮帶輪、鏈輪等。

2.2 卡簧、銷或彈簧銷結(jié)構(gòu)

工作原理、特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)形式：卡簧常用于零件軸向定位。利用卡槽與卡簧的配合形成軸向止位。其中銷結(jié)構(gòu)主要有手動式的止位銷，也有用于快速安裝的彈簧銷或者彈簧淬火珠。在塑料機(jī)械中如擠出機(jī)螺桿與分配傳動箱的花鍵連接軸向鎖緊利用了彈簧淬火珠的原理。如圖6所示，軸類零件與孔類零件套裝后，軸類零件一端有軸肩，一端由帶有彈簧銷的套環(huán)與止位槽的配合，對孔類零件的另一端進(jìn)行止位。

在實(shí)際工作中，常存在工裝安裝頻繁的工況，需要一種快速鎖緊的止位裝置，如滴灌帶卷盤的換卷。由于卷盤用于軸用于繞卷帶材，如果采用類似螺紋鎖緊或者簡單的止位銷的連接，會因?yàn)榫肀P在繞卷過程中發(fā)生的膨脹及螺紋的慣性鎖死造成難拆難卸，影響工作效率?？梢栽谶@些止位結(jié)構(gòu)的前面加裝平衡旋轉(zhuǎn)裝置來抵消由于卷盤膨脹及旋轉(zhuǎn)帶來的不良影響，最終達(dá)到快速鎖緊的目的。圖7是一種滴灌帶卷盤的軸向快速鎖緊裝置，其中頂尖、軸承和軸承座構(gòu)成平衡旋轉(zhuǎn)裝置，運(yùn)用時，將止位底座卡到止位銷后，通過螺紋的松緊的變化，使整個平衡裝置給滴灌帶卷盤端面提供軸向的壓緊力。滴灌帶在不停的繞卷時，發(fā)生膨脹。此平衡裝置通過螺紋的松緊變化，可以很方便的松開卷盤。

圖6 卡簧結(jié)構(gòu)

圖7 銷、彈簧銷結(jié)構(gòu)

3 總結(jié)（表1）

表1 軸類連接方式

［1］成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

［2］范崇洛.機(jī)械加工工藝學(xué)［M］.南京：東南大學(xué)出版社，2009.

［3］胡兆國.機(jī)械加工基礎(chǔ)［M］.成都：西南交通大學(xué)出版社，2007.

［4］傅水根.機(jī)械制造工藝學(xué)基礎(chǔ)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2011.

［5］馮辛安.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2004.

［6］吳念.塑料擠出生產(chǎn)線使用與維修手冊［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2007.

［7］金燦.塑料成型設(shè)備與模具［M］.北京：中國紡織出版社，2008.

［8］彭春竹,張敬澤,魚江濤.一種滴灌帶卷管機(jī)卷盤鎖緊裝置［P］中國：ZL201620209861.5.

TH133.4

B

〔編輯 凌 瑞〕