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脹套聯(lián)接是一種無鍵聯(lián)接，目前廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、鍛造機(jī)械、冶金機(jī)械、礦山機(jī)械、各類機(jī)床及機(jī)械傳動(dòng)中的聯(lián)接。與其他聯(lián)接相比，脹套聯(lián)接具有以下特點(diǎn)：在輪毅和軸上均不再加工鍵槽，可相對提高輪毅和軸的強(qiáng)度，減少應(yīng)力集中源；可承受變載荷和沖擊載荷，耐疲勞強(qiáng)度高，且可承受一定的軸向力；對軸和孔的加工和配合精度要求不高，便于加工制造，互換性和可調(diào)性好；定心好，易于裝拆，使用維護(hù)方便；具有過載保護(hù)功能等。目前，帶式輸送機(jī)使用的大、中型傳動(dòng)滾筒較多采用了脹套聯(lián)接方式。下面以常用的脹套為例，研究分析它與輪毅和軸聯(lián)接時(shí)的各組成部分結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、接觸應(yīng)力及變形情況等，以便更好地設(shè)計(jì)和選用脹套。
脹套的結(jié)構(gòu)與聯(lián)接原理如圖所示，它由內(nèi)、外彈性環(huán)以及螺釘?shù)冉M成。使用時(shí)，通過沿圓周布置的螺釘將內(nèi)、外彈性環(huán)拉緊時(shí)，在產(chǎn)生的軸向力作用下，兩環(huán)相互壓緊，其錐面迫使帶開口的外彈性環(huán)脹大、內(nèi)彈性環(huán)縮小，從而使其與輪毅和軸緊密貼合，產(chǎn)生足夠的摩擦力，以傳遞轉(zhuǎn)矩、軸向力或兩者的組合。
直接在ANSYS workbench中建立三維模型，脹套內(nèi)外環(huán)、輪毅和軸均按實(shí)際尺寸建模，為簡化計(jì)算，除去倒角，將模型中軸變短，變?yōu)榭招摹γ浱茁?lián)接結(jié)構(gòu)進(jìn)行網(wǎng)格劃分。脹套外環(huán)的材料為40CrMo，其彈性模量E=2.06e11 Pa，泊松比，u=0.3，抗拉強(qiáng)度E=1080MPa，屈服強(qiáng)度σ=930MPa；脹套內(nèi)環(huán)的材料為40Cr，其抗拉強(qiáng)度σt=980MPa，屈服強(qiáng)度σp=785MPa；輪毅和軸的材料為45號(hào)鋼，抗拉強(qiáng)度σt=600MPa，屈服強(qiáng)度σp=355 MPa。設(shè)置合適的接觸對是對裝配體進(jìn)行有限元分析的關(guān)鍵。workbench中的接觸對有Bonded(綁定)、No Separation(不分離)、Frictionless(無摩擦)、Rough(粗糙)、Frictional(有摩擦)5種形式。脹套外環(huán)和螺釘之間是Bonded形式，接觸面法向不分離，但沿著接觸面可以有很小的滑動(dòng)；脹套內(nèi)環(huán)和螺釘以及脹套內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間是Frictional形式，兩接觸面可以通過接觸區(qū)域傳遞一定大小的剪應(yīng)力。
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