联轴器选择计算实例

【实例1】 某混砂机中电动机与减速器之间用联轴器连接，已知电动机型号为Y160L-4，额定功率P＝15kW，满载转速n＝1460r/min，电动机伸出轴直径d₁＝42mm，减速器输入轴直径d₂＝40mm。试选择联轴器的类型、型号，并校核该联轴器的强度。

解：

1.选择联轴器类型

工作用途为混砂机，属于一般机械传动；又考虑电动机与减速器两轴对中性无严格要求，为了便于安装，采用弹性联轴器。该传动装置精度要求不高，因此采用造价比较低、结构比较简单的非金属弹性联轴器，例如弹性套柱销联轴器、（尼龙）柱销联轴器、梅花联轴器等。因轴的转速较高、转矩不太大、起动频繁，故本题选用弹性套柱销联轴器，也可选用其他型式的弹性联轴器。

2.确定计算转矩T_c

查表12-3，动力机为电动机，则K_w＝1；假定联轴器结合次数为200次，则K_z＝1.3；混砂机一般露天工作，环境温度按夏季室外温度30～40℃，弹性套材料为橡胶，所以K_t＝1.1。查表12-2，混砂机转矩变化中等，工作机按搅拌机性质选取，则K＝1.7。

3.选择联轴器型号

查表12-4：选联轴器型号为LT6（半联轴器材料为钢），该联轴器公称转矩T_n＝250N·m＞T_c＝238.5N·m；许用转速［n］＝3800r/min＞n＝1460r/min，故选择合适。

根据电动机的类型为市场上常用的Y系列电动机，由参考文献［2］可查出伸出轴的尺寸：轴径d₁＝42mm，轴长L＝110mm。因此取联轴器轴孔直径d₁＝42mm，轴孔长L＝112mm（一般半联轴器长比轴长出2mm，是考虑到两半联轴器连接后，不至于使两轴顶住而留一间隙）。考虑到电动机的轴长为L＝110mm，因此半联轴器用Y型孔（J型孔为短圆柱型孔，Z型孔适用于轴带锥度的情况）。而另一端工作机，联轴器可用Y型孔、J型孔或Z型孔，其中Y型孔和J型孔加工容易，J型孔较短，结构紧凑，一般适用于轴端带挡圈的情况。Z型孔对中性好，但加工较困难。

本题减速器轴端的半联轴器初步选用J型孔，查表12-4：轴孔直径d₂＝40mm（可以取40mm或42mm，本题考虑结构尽量紧凑，因此取40mm），轴孔长L₁＝84mm，因此联轴器的标记为

4.校核计算

弹性套柱销联轴器的较弱零件是柱销和弹性套，需要校核柱销弯曲强度及弹性套的抗压强度。

（1）柱销弯曲强度校核

强度条件为

式中，按强度计算的柱销中心分布圆直径D₁最小值的经验公式为

不同厂家，此值不同，取D₁＝100mm；柱销数为：z＝2.8D₁／d₅＝2.8×100／26＝10.76，取整为偶数，则z＝10；查表12-5弹性套、挡圈、柱销的主要尺寸：柱销全长l₂＝72mm（此处近似取柱销长l≈l₂＝72mm），柱销材料为45钢，［σ_b］＝80～90MPa。

将数据代入上式，则

因此柱销弯曲强度足够。

（2）弹性套的抗压强度

弹性套的抗压强度条件为

式中 ［σ_p］——弹性套的许用挤压应力，对于橡胶，取［σ_p］＝1.8～2.0MPa。

将数据代入得

可以看出，选此型号的联轴器是合适的。

注：如果选用了标准联轴器，一般情况下可不必对易损件进行校核。

【实例2】 某电动机型号为Y200L₂-6，额定功率P＝22kW，转速n＝970r/min，伸出轴轴径为ϕ55mm。减速器的减速比i＝26.3，总效率为0.94。由强度计算得：减速器的输入轴径d为48mm，输出轴径d为95mm。工作机为链式输送机，载荷为中等冲击，与减速器连接的轴径为100mm。

1）选择减速器输入端的联轴器类型，并标出型号。

2）选择减速器输出端的联轴器类型，并标出型号。

3）试校核减速器低速轴输出端的联轴器的强度。

解：

1.选择减速器输入端联轴器

（1）类型选择 从电动机功率来看，属于中等载荷。又因为工作机为链式运输机，载荷为中等冲击，因此该轴将有一定的弯曲变形，应该选用弹性联轴器以补偿轴的弯曲变形并缓冲吸振。本例选用价格低廉的弹性柱销联轴器（GB/T 5014—2003）。弹性柱销联轴器结构简单、合理，维修方便，两面对称可互换，寿命长，允许较大的轴向窜动，具有缓冲、减振、耐磨等性能，适合在不控制噪声的场合使用。许用补偿量径向0.15～0.25mm、角向0.5°。

（2）确定计算转矩T_c 查表12-3，动力机为电动机，则K_w＝1；假定联轴器结合频率为200次/min，则K_z＝1.3；减速器在室内工作，室温为20～30℃，材料为尼龙（聚氨酯），所以K_t＝1；查表12-2减速器载荷均匀，工作机性质为传动装置，则K＝1.25～1.5，本例取K＝1.3。

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（3）选择联轴器具体型号尺寸 根据计算得到的T_c，由表12-6弹性柱销联轴器（GB/T 5014—2003）可查得：LX2弹性柱销联轴器，该联轴器公称转矩为560N·m，但联轴器孔径最大到35mm，而电动机外伸轴的直径ϕ55，说明该型号的联轴器不可用。考虑电动机轴径为55mm，因此改选LX4弹性柱销联轴器，公称转矩为2500N·m，孔径d有40mm、42mm、45mm、48mm、50mm、55mm、56mm、60mm、63mm九种规格，即决定选用LX4型；减速器输入端轴孔暂选用Y型孔（考虑用Y型孔时键较长，抗压强度容易满足），根据已知条件：d＝48mm，联轴器的标记为

在标记中，Y为圆柱形轴孔，尺寸55×112表示联轴器与电动机连接处的轮毂孔径和长度；48´112是与减速器输入轴（高速轴）连接处的孔径和长度。单位是mm。

2.选择减速器低速轴输出端联轴器

（1）确定计算转矩

T_c2＝iηT_c1＝26.3×0.94×346N·m＝8553.8N·m

（2）选择联轴器具体型号及尺寸 因为低速轴载荷大，属于重载，且又有冲击，因此选用挠性联轴器中的齿式联轴器。GICL（Z）和GⅡCL（Z）型联轴器相比，在公称转矩相同、两轴线许用角位移为1.5°时，前者允许较大的径向位移量，更适合用在环境恶劣的场合，如矿山重型机械。

本题工作机为链式输送机，暂决定选用GⅡCL8型联轴器。查表12-9：其公称转矩为10000N·m，满足使用要求。主、从动端均选用Y型轴孔，轴孔直径为95mm，长度为172mm，B型键槽。

联轴器的标记为

GⅡCL8联轴器YB95×172JB/T8854.2—2001

（3）校核计算 工作齿面的压强计算：

式中 d——齿轮的分度圆直径（mm），d＝D₂＋5mm＝155mm＋5mm＝160mm（注：此尺寸是按齿的模数为2.5mm的估计值，准确尺寸请与联轴器

家联系）；

b——轴套上外齿的宽度（mm），b＝（0.15～0.2）d＝24mm～32mm，此处取30mm；

［p］——齿面的许用压强，对直线齿［p］＝8～12MPa，对鼓形齿［p］＝15～30MPa，材质好，齿面硬度高，圆周速度低，取大值，本题取30MPa。

将以上数字代入上式：

此联轴器的工作转速不高，因此不必验算齿面的滑动速度，如果需要验算，可以按下式进行：

轴向相对往复滑动速度：

式中 Δα——角位移，其他参数意义同前。

【实例3】 如果实例2中减速器与工作机之间用滚子链联轴器连接，试选联轴器型号，并对其进行强度验算。

解：

（1）选联轴器型号 根据计算转矩T_c2＝（8553.8×1.5/1.3）N·m＝9869.8N·m（注：计算滚子链联轴器的计算转矩时，因考虑到链条的冲击性，工况系数应该由表12-10查得，工作机载荷为中等冲击，K＝1.5，对工况系数K＝1.3加以修正），输出轴轴径d为100mm，减速器低速轴转速n＝（970/26.3）r/min＝36.9r/min。查表12-12，可以选用GL13型联轴器，联轴器型号为：联轴器GL13Y100GB/T6069—2002。

该联轴器公称转矩T_n＝10000N·m，选用Y型轴孔，直径为100～125mm，长度为212mm，许用转速为200r/min，能满足要求。

（2）验算联轴器承载能力 链条联轴器的薄弱环节是链条，在传递转矩时可能发生链条销轴被切断。双排滚子链销轴抗剪强度条件式为

式中 d_z——链条销轴直径（mm）；

D₁——轮分度圆直径（mm），D₁＝p/sin（180°/z），z是链轮齿数；

［τ］——链条许用剪应力（MPa），［τ］＝（160～180）K_n；

K_n——考虑惯性离心力影响的转速系数，见表12-11。

查表12-12知GL13型联轴器的链条为32A，p＝50.8mm，z＝18，32A链条的销轴直径d_z＝14.27mm。查表12-11知转速小于50r/min，K_n＝1.15，因此有

所以，选用此联轴器合适。

【实例4】 假如实例2中的高速轴选用梅花型弹性联轴器，试确定联轴器的型号。

解：

查表12-13知梅花型弹性联轴器选用LM型。考虑LMS7型联轴器传递的许用转矩630N·m，轴孔直径也能满足d＝48mm和电动机轴的直径d＝55mm的要求，轴孔长度112mm，即选择LMS7联轴器。

强度通常能满足要求，此处略。