幾種常見軸類零件連接結構

彭春竹

（甘肅青龍管業有限責任公司，甘肅張掖 734500）

幾種常見軸類零件連接結構

彭春竹

（甘肅青龍管業有限責任公司，甘肅張掖 734500）

以塑料管、帶材生產機械為例，介紹常見軸類零件的連接結構及使用特點。設備設計和制造時，通過合理選用連接方式，可使設備結構更具合理性。

軸類連接結構；塑料管；帶材生產機械

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.10.22

0 前言

在塑料管材生產機械制造中，軸類連接結構主要為軸類零件與孔類零件結構之間提供傳遞扭矩或者軸向止位的作用，應用十分普遍。

1 扭矩傳遞與軸向止位作用一體

1.1 加工尺寸或機械外力形成過盈配合連接

主要利用嚴格的加工尺寸或機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

此種連接主要運用物體之間的加工裝配間隙形成過盈配合連接。主要特點：傳遞扭矩大，容易安裝但不容易拆卸。常用于減速器內部齒輪的安裝，如大型塑料擠出機的輸出軸齒輪。此類結構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、孔按設計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。裝配時有機械壓入法、低溫裝配法和加熱裝配法。機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致零件的組織發生變化，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到鎖緊連接。主要特點：用于大型整體孔類零件的固定及安裝。如塑料機械中常見的管材撕碎機主軸兩端的減速器輸出空心軸與主軸的連接。當扭矩達到極限值，鎖死連接解除，對所有部件有一定保護作用。安裝時，將開口收縮環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，使壓縮環內徑尺寸變小，直到與孔類零件的外徑尺寸達到過盈配合。進一步擰緊壓縮孔類零件，直到孔類零件與軸類零件產生過盈配合，達到連接的目的。

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：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、冷卻或加壓設備，只須將螺栓按要求的力矩擰緊即可，調整方便。脹套的使用壽命長，強度高。脹套依靠摩擦傳動，對被連接件來講，沒有鍵槽產生的結構削弱影響，也無相對運動，工作中不會產生磨損。脹套在超載時，將失去連接作用，可以保護設備不受損害。尤其是在安裝一些整體構件時，由于構件尺寸大，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構的整體安裝。如破碎機的皮帶輪，管材卷管機的整副繞卷機構的安裝。

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。脹套類結構的形式有很多種，但原理基本相同。

1.2 利用構件直接作用于兩個物體之間行成有效連接

利用構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。此類結構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的抗剪切能力相關。

1.2.1 銷類（圖3）

圖3 銷類結構形式

連接銷穿過兩個需要連接的物體之間，達到連接目的。主要特點：有過載保護作用，拆裝方便，定位精準。多次拆卸后會影響定位精度。主要結構形式：將軸類零件與孔類零件套裝后，將銷穿過銷孔，達到連接的目的，如萬向聯軸器。

1.2.2 緊定螺釘類（圖4）

圖4 緊定螺釘類結構形式

工作原理與銷連接類似。主要特點：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，螺釘頭對準止位孔，達到連接目的，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

利用構件對兩個物體之間的鎖緊機構主要提供軸向止位作用，此構件對兩個物體之間不形成聯系，作用分開。當需要傳遞扭矩時，可在孔類零件之間增加鍵類或者卡槽類結構。傳遞扭矩的大小與該提供軸向止位作用的構件無關。主要說明軸的單端止位，如果需要兩端止位，可增加類似相應構件。

2.1 軸端螺紋鎖緊（圖5）

圖5 軸端螺紋鎖緊結構形式

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

2.2 卡簧、銷或彈簧銷結構

工作原理、特點及結構形式：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。其中銷結構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。在塑料機械中如擠出機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與止位槽的配合，對孔類零件的另一端進行止位。

在實際工作中，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，會因為卷盤在繞卷過程中發生的膨脹及螺紋的慣性鎖死造成難拆難卸，影響工作效率。可以在這些止位結構的前面加裝平衡旋轉裝置來抵消由于卷盤膨脹及旋轉帶來的不良影響，最終達到快速鎖緊的目的。圖7是一種滴灌帶卷盤的軸向快速鎖緊裝置，其中頂尖、軸承和軸承座構成平衡旋轉裝置，運用時，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 卡簧結構

圖7 銷、彈簧銷結構

3 總結（表1）

表1 軸類連接方式

［1］成大先.機械設計手冊［M］.北京：機械工業出版社，2010.

［2］范崇洛.機械加工工藝學［M］.南京：東南大學出版社，2009.

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［4］傅水根.機械制造工藝學基礎［M］.北京：清華大學出版社，2011.

［5］馮辛安.機械制造裝備設計［M］.北京：機械工業出版社 2004.

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TH133.4

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〔編輯 凌 瑞〕