一种联轴器安装的工装设计

2023年4月29日发(作者：电视背景墙纸壁画墙布)

DOI编码：10.13646/.42-1395/u.2019.09.008

一种联轴器安装的工装设计

江舟，周慧，余灿，黄小亮

（长江三峡通航管理局，湖北 宜昌 443002）

摘 要：三峡船闸液压油泵更换过程中，联轴器安装需要较高精度以保证联轴器两部分啮合良好，现在根据实际情况设

计了一款工装，可以在不用反复拆除工装的前提下，一次性将联轴器安装完成并确保安装精度。

关键词：液压油泵；联轴器；工装；安装精度

中图分类号：U641 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2019）09-0021-02

1 概述

三峡船闸液压系统的动力元件是三台柱塞泵，其中两台

为变量泵，一台为衡量泵。由于三峡船闸通航压力较大，导

致油泵长期高负荷运转，油泵性能也在不断降低，为了保证

船闸运行的稳定，必须定期对油泵进行更换并返厂检修。

三台柱塞泵分别由两台90KW和一台75KW电机驱动，

电机轴和柱塞泵轴由一套爪型弹性联轴器连接，在进行油泵

回装前，先需要将爪型联轴器安装到油泵轴上，由于油泵轴

与弹性联轴器属于过盈配合，安装过程比较复杂。目前过盈

配合常用的安装方式主要有三种：冷装法、热装法、压入法

[1]

。但是由于冷装法和热装法需要用专用设备，专用设备不仅

重量大不便于移动而且存在一定的危险性，因此在油泵弹性

联轴器的安装时优先选用压入法。

目前三峡船闸对于联轴器安装的方法主要是在油泵轴中

心的螺纹处连接螺杆，在螺杆上套一块厚钢板，通过紧固螺

母，将压力通过钢板传递到联轴器。由于钢板阻碍了施工人

员测量，为了保证安装精度，必须将螺杆拆除，测量数据后，

再安装螺杆，继续进行压入。这种安装方式不仅安装精度低，

而且安装效率也十分低下，根据换泵时间统计安装一套联轴

器平均时间为60min左右。因此设计一套符合实际要求的工

装对提高油泵安装效率是十分必要的。

2 需求分析

由于现场液压管路和电机基座位置固定，因此液压油泵

和电机安装位置固定不变，其安装示意图如图1所示。为了

保证联轴器传动的平稳性，爪型弹性联轴器的两部分必须啮

合良好。

联轴器具体安装要求如下：

（1）由于电机和油泵相对位置固定，只能通过调整联轴

器的两部分在电机轴和油泵轴上的安装位置来调整联轴器的

啮合精度。根据以往经验，当联轴器啮合爪的底端面和电机轴、

油泵轴端面距离L1=4mm时，联轴器两部分啮合良好。

（2）联轴器型号确定，其啮合爪高度L2=32.5mm。

（3）电机型号和油泵型号固定，其电机轴直径a和油泵

轴直径b确定，a=75mm，b=60mm。

（4）电机轴和油泵轴中心为M16螺纹，因此在联轴器安

装时需要M16的螺杆，M16螺杆大径为16mm。

图1 电机-油泵安装示意图

图2 联轴器配合示意图

3 工装设计

根据实际需求，设计如图3所示工装，其参数要求如下：

为了保证能够不用拆下工装进行测量就能保证联轴器

啮合爪的底端面和电机轴、油泵轴端面距离为4mm，下图

L3=L1+L2=36.5mm。

为了确保工装在联轴器两部分安装时都能使用，c≤min

（a，b）。

由于在安装联轴器时，螺杆必须穿过工装，因此

d≤16mm。

为保证联轴器安装时，工装可靠固定，emax（a，b）。

≧

图3 联轴器工装设计图

CWT201910

·

中国水运

23

在联轴器安装工装设计，为了保证工装强度，选择Q235

钢。按照工装设计必须满足的条件，其具体设计尺寸如图4

所示：

图4 联轴器工装设计尺寸图

4 强度校核

4.1外部载荷轴向力计算

4.1.1外部载荷轴向力

F

F≥f=dlP

πη

式中：

F

为外部载荷轴向力，;为配合面上产生的

N

f

轴向摩擦阻力，

N

;为配合的公称直径，;为配合面

d

l

长度，

;为接触压力，;为静摩擦系数;

P

MPa

η

4.1.2接触压力

P

根据材料力学有关厚壁圆筒的计算理论，在径向压力为

P

时的过盈量为：

则可知，过盈量

δ

与接触压力的关系为：

P

P

=

δ

d

()

CC

EE

12

+

12

式中：

δ

为过盈量，；为被包容件的刚性系数；

C

1

E

1

为被包容件材料的弹性模量，；为包容件的刚性系

MPa

C

2

数；

E

2

为包容件材料的弹性模量，；

MPa

4.1.3包容件和被包容件的刚性系数

C

CC

dddd

21

2222

++

2211

=+=−

dddd

2222

µ

−−

µ

21

式中：

d

1

为包容件的内径，；

µ

1

为包容件材料的泊

松比；

d

2

为被包容件的内径，；

µ

2

为被包容件材料的泊松比。

[2]

4.2工装受力分析

已知联轴器、电机轴、液压油泵轴均为#45钢，通过查

阅资料电机轴与联轴器、液压泵和联轴器采用的是K7/k6配合,

对照公差配合表，联轴器与电机轴、液压泵轴最大过盈量为

0.042mm。利用上述公式，计算出接触压力

，

外

部载荷轴向力

。通过ANSYS分析软件对设计工

装进行受力分析，如图5、图6所示：

24

·

CWT201910

中国水运

图5 联轴器工装模型网格图

图6 联轴器工装受力分析图

经过分析，设计工装在实际最大轴向外部载荷作用下，

其最大应力142MPa，低于材料的屈服强度，在外部载荷作用

下其形变也几乎可以忽略不计，所以设计工装满足实际使用

强度要求。

5 总结

通过设计工装，在液压油泵更换过程中，无需中途拆下

工装测量联轴器安装到位情况，就可以通过工装限位将联轴

器一次安装到位，大大缩短了联轴器的安装时间，也较大程

度提高了换泵的工作效率。

参考文献:

[[1]濮良贵.纪名刚.机械设计[M].高等教育出版社

[2]孙海军.过盈配合时压装力的计算[J].制造业信息

化.2016（6）：42-44