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压缩机膜片胀紧套联轴器问题分析及解决

   摘要:分析压缩机用膜片胀紧套联轴器锁不紧的各种可能原因,并提出切实可行的解决方案。
  文/无锡创明传动工程有限公司 陈轲 
  1、引言
  膜片联轴器广泛应用于电机驱动的泵、风机、压缩机等应用环境,膜片联轴器应用范围广泛。具有以下优点:无润滑、传递效率高、补偿能力好。
  在制冷压缩机行业,用户通常喜欢使用胀紧套形式的膜片联轴器,胀紧套形式联轴器以其安装拆卸方便、安装时无需加热等优点受到用户青睐。
  近期收到用户反馈,膜片胀紧套联轴器螺胀紧套侧无法抱紧压缩机轴,导致安装盘在轴上滑动,产生安全隐患。
  为了解决此类问题,我司让用户退回失效的安装盘和胀紧套共计2套。分析失效原因并找到合适的解决办法。
  2、联轴器胀紧套问题分析
  膜片胀紧套联轴器,结构如图1所示,包含件1~件9,件2为胀紧套,件3为与胀紧套配合的安装盘,件1为连接件2与件3的紧固件。
压缩机膜片胀紧套联轴器问题分析及解决
  收到用户寄回膜片联轴器胀紧套侧,见下图2和图3。
压缩机膜片胀紧套联轴器问题分析及解决
  测量安装盘内孔孔径,结果见图4和图5。
压缩机膜片胀紧套联轴器问题分析及解决
  安装盘1和2内孔孔径公差均为+0.036~+0.071mm,安装盘2在多次装拆后内孔尺寸已经不在公差范围内,安装盘1多次拆装后尺寸仍在公差范围之内。
  胀套装上后,安装盘内孔孔径受到胀套的压缩,孔径变小,查阅《机械设计手册》联接与紧固可知,受包容件收缩量计算如下(此处仅计算胀套1和安装盘1为例):
压缩机膜片胀紧套联轴器问题分析及解决
  E为弹性模量,合金钢取值2.02~2.1×105/MPa
  d为结合面直径,数值为124.375mm
  d1为被包容件内径,数值100mm
  d2为包容件外径,数值168mm
  p为传递载荷所需的最小压强
压缩机膜片胀紧套联轴器问题分析及解决
  T为传递扭矩,取值5000Nm
  μ为结合面摩擦因素,取值0.13
  ι为结合面长度,数值为24mm
  将计算结果p代入第一个公式可得:
压缩机膜片胀紧套联轴器问题分析及解决
  因此计算出胀套1和安装盘1装配完成后,安装盘1内径将减少0.056mm。
  将胀紧套装上,注意安装的时候,胀紧套和安装盘锥面涂润滑脂,螺栓必须对称拧紧,不能按顺序拧紧,否则胀紧套会变形,导致安装套无法安装到理论预设的位置。再次测量安装盘内孔孔径,结果见图6和图7。
  测量数据可知,胀套1安装后,安装盘1内孔直径收缩量为:
  100.041-99.985=0.056mm
  该实际数值与理论数值完全吻合。
  胀套2安装后,安装盘2内孔直径收缩量为:85.026-84.996=0.03mm
压缩机膜片胀紧套联轴器问题分析及解决
  经过理论计算和实验数据验证,对于安装盘1和胀紧套1可以得出以下结论:
  1、胀紧套安装后,安装盘内孔径明显缩小,安装盘内径实际收缩值与计算值相符。
  2、当压缩机轴孔径公差为常规k6或h6时,安装完胀紧套之后,安装盘内径与压缩机轴直径仍有一定过盈量,会有较好的抱紧能力。
  3、当压缩机轴径实际加工数值小于99.985mm的时候,该胀紧套锁紧后与压缩机轴为间隙配合,此时安装盘将无法抱紧压缩机轴。
  根据上述结论,分析本次安装盘无法抱紧压缩机轴的可能原因如下:
  1、压缩机轴实际尺寸太小,胀紧套锁紧后,安装盘与压缩机轴为间隙配合。压缩机轴径按公差上差和下查加工将会有很大的影响,100mm孔径,6级公差,公差带为0.035mm,胀紧套压缩后孔径减少0.056mm。极限情况下,按上差和下查加工降会导致安装盘和压缩机轴的配合为过盈配合变为间隙配合。
  2、当胀紧套锁紧后安装盘与压缩机轴为小过盈配合时,安装盘抱紧段与压缩机轴为线接触,并不能提供很好的抱紧能力。
 
  3 解决方案
  将胀紧套抱紧方式更改为键槽上方增加紧定螺钉,结构如图8所示。通过拧紧紧固螺钉,使安装盘固定在轴上,避免安装盘在压缩机轴上轴向窜动。
压缩机膜片胀紧套联轴器问题分析及解决
 
  4、结论
  胀套膜片联轴器虽然拆装方便,但是失效时有发生。按本文的解决方案,轴孔配合依然为间隙配合,可以满足原膜片胀紧套联轴器拆装方便的优点。
  另外,本文的解决办法结构形式简单,只有两种零件,膜片胀紧套联轴器有三种零件,且无需加工锥面,生产成本大大降低。
 
  参考文献
  [1]GB/T 5371-2004极限与配合 过盈配合的计算和选用
压缩机膜片胀紧套联轴器问题分析及解决
 

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