【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 圖表32 API配合接頭螺紋規(guī)格表由機(jī)械鉆井工具手冊(cè)中的上圖可以得到接頭螺紋的參數(shù)；錐度為1：4；； ； ；；； 螺紋牙的強(qiáng)度校核 由于螺紋牙尺寸較小，需要對(duì)其進(jìn)行校核。對(duì)于螺紋牙的強(qiáng)度校核，主要是螺紋牙危險(xiǎn)截面的剪切強(qiáng)度校核和彎曲強(qiáng)度校核，下面分別進(jìn)行計(jì)算。 螺紋牙剪切強(qiáng)度校核 圖34是將一圈螺紋沿螺紋的大徑處展開的示意圖：圖34 螺紋圈受力示意圖如圖34所示，如果將一圈螺紋沿螺紋的大徑處展開，則可看做寬度為的懸臂梁。假設(shè)每圈螺紋所承受的平均壓力為，并作用在螺紋中徑為直徑的圓周上，則螺紋牙危險(xiǎn)截面aa的剪切應(yīng)力[29]為： （35）式中：—螺紋所受的合力，N； —螺紋的大徑，mm； —螺紋牙根部的厚度，mm； —螺紋工作圈數(shù)； —螺紋牙危險(xiǎn)截面的切應(yīng)力，MPa。螺紋所受的合力為： （36）式中： —心軸的外徑，mm； —螺紋大徑，mm。在上面已經(jīng)計(jì)算出MPa。在設(shè)計(jì)過程中，心軸的外徑取為mm，螺紋的直徑取為mm，心軸與螺紋的連接螺紋規(guī)格為M6。由機(jī)械零件手冊(cè)可知螺紋牙根部的厚度為： (37)式中：—螺紋的螺距，mm。螺紋的工作圈數(shù)為： （38）式中：—螺母高度，mm。M6=。設(shè)計(jì)時(shí)彈簧擋塊的高度比閥芯大，所以此處用閥芯進(jìn)行校核，閥芯的高度為mm。聯(lián)立式（34）（35）（36）（37）解得螺紋牙危險(xiǎn)截面aa的剪切應(yīng)力為： MPa上面已給出牌號(hào)為YG8的硬質(zhì)合金的抗裂強(qiáng)度為MPa，其許用切應(yīng)力為[29]，所以 =1500MPa顯然，螺紋牙危險(xiǎn)截面aa的剪切應(yīng)力，所以螺紋牙滿足剪切強(qiáng)度要求。 螺紋牙彎曲強(qiáng)度校核 螺紋牙的受力圖如圖33所示，螺紋牙危險(xiǎn)截面aa的彎曲應(yīng)力為： （39）式中：—螺紋所受的合力，N； —彎曲力臂，mm； —螺紋大徑，mm； —螺紋牙根部的厚度，mm。螺紋牙的彎曲力臂為： （310）式中：—螺紋大徑，mm； —螺紋中徑，mm。M6=[ 30]。聯(lián)立（36）（37）（38）（39）（310）解得螺紋牙危險(xiǎn)截面aa的彎曲應(yīng)力為： MPa YG8硬質(zhì)合金的抗彎強(qiáng)度為不低于1600MPa，顯然螺紋牙危險(xiǎn)截面aa的彎曲應(yīng)力遠(yuǎn)小于YG8硬質(zhì)合金的抗彎強(qiáng)度，所以螺紋牙滿足彎曲強(qiáng)度要求，螺紋牙是安全的。 花鍵的設(shè)計(jì)與選擇花鍵承載能力公式。下列為增加的補(bǔ)注：Dh=空心軸的內(nèi)孔直徑，英寸；Ka=從表1中的使用系數(shù)；Km＝表33的負(fù)荷分配系數(shù)；Kf＝表35中的疲勞壽命系數(shù)；Kw＝表35中的磨損壽命系數(shù)；Le＝圖33中的最大作用長(zhǎng)度，使用應(yīng)力公式 ，盡管實(shí)際長(zhǎng)度可能更長(zhǎng)一些；T＝傳遞扭矩.表33 花鍵使用系數(shù)，Ka動(dòng)力源載荷種類平穩(wěn)（發(fā)電機(jī)風(fēng)扇）輕微沖擊（振動(dòng)泵等）間歇沖擊（加速泵等）重沖擊（沖床，剪子等）使用系數(shù)，ka平衡（燃汽輪機(jī)，電機(jī)）輕微沖擊（液壓馬達(dá)）表34 對(duì)于柔性花鍵的不對(duì)中的載荷分配系數(shù)，Km每英寸長(zhǎng)度上不對(duì)中度（英寸）載荷分配系數(shù)，Kma1英寸齒寬2英寸齒寬4英寸齒寬1111121223a對(duì)于固定的花鍵，Km=1表35 花鍵的疲勞壽命系數(shù)，Kf扭矩循環(huán)周期a疲勞壽命系數(shù)單一方向雙向1,00010,000100,0001,000,00010,000,000A一個(gè)扭矩循環(huán)周期包括一個(gè)起停，不是運(yùn)轉(zhuǎn)的數(shù)量。表36 柔性花鍵磨損壽命系數(shù)，Kw花鍵運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)量壽命系數(shù)，Kw花鍵的運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)量壽命系數(shù)，Kw10,000100,000,000100,0001,000,000,0001,000,00010,000,000,00010,000,000……磨損壽命系數(shù)，不像表36中的疲勞系數(shù)，是以花鍵的運(yùn)轉(zhuǎn)總數(shù)量，是因?yàn)槿嵝曰ㄦI的每一轉(zhuǎn)的沖擊都會(huì)造成花鍵的磨損。定義：一個(gè)固定花鍵可以是收縮配合或松配合，但在每一端都用環(huán)固定以防止由于花鍵的振動(dòng)引起軸向的移動(dòng)。一個(gè)柔性花鍵允許一些在軸沒有準(zhǔn)確對(duì)中時(shí)產(chǎn)生的沖擊。這些柔性或沖擊造成軸向移動(dòng)并造成輪齒的磨損。直齒柔性花鍵在磨損成為一個(gè)嚴(yán)重問題前，只能允許的角度不對(duì)中的狀態(tài)存在（小于1度）。對(duì)于更多的不對(duì)中情況（大于5度），鼓形齒花鍵可以減小磨損和輪齒的端部受載。外花鍵輪齒根部的剪切應(yīng)力：對(duì)于一個(gè)給定的傳遞扭矩，產(chǎn)生在外花軸上齒根處的破壞剪切應(yīng)力為： 對(duì)于一個(gè)實(shí)心軸 （311） 對(duì)于一個(gè)空心軸 （312） 式中， — 扭矩； — 花鍵使用系數(shù)； — 花鍵的疲勞壽命系數(shù)； — 外徑； — 內(nèi)徑。,帶入數(shù)據(jù)進(jìn)行校核，有 = Pa 所以花鍵強(qiáng)度足夠。計(jì)算應(yīng)力值不能超過表37 中的值。表37 花鍵允許剪切應(yīng)力值材料硬度最大允許剪切應(yīng)力值(MPa)HBHRC鋼160－200－142鋼230－260－鋼302－35133－38表面淺層硬化鋼－48－53表面硬化鋼－58－63356整體淬硬鋼（航空質(zhì)量）－42－46320輪齒節(jié)圓處的剪切應(yīng)力：對(duì)于一個(gè)給定的傳遞扭矩T，輪齒節(jié)線外的剪切應(yīng)力處為： （313)公式（33）中的系數(shù)4是假設(shè)由于齒槽的誤差而只有一半輪齒承載。對(duì)于差的制造精度，將系數(shù)改為6。計(jì)算應(yīng)力值不能超過表37中值。花鍵輪齒的齒側(cè)壓縮應(yīng)力值：由于負(fù)荷分配不一致和不對(duì)中造成的不均載和齒端受載，所以花鍵的許用壓縮應(yīng)力值比齒輪輪齒的許用壓縮應(yīng)力值小得多。對(duì)于柔性花鍵： （314）對(duì)于固定花鍵： （315）在這些公式中，h是輪齒的接合長(zhǎng)度，對(duì)于平齒根花鍵，而對(duì)于圓齒根花鍵，h大約為1/P。公式（314）和公式（315）中計(jì)算出的應(yīng)力值不能夠超過表38中的值。表38花鍵的許用壓縮應(yīng)力材料硬度最大允許剪切應(yīng)力值 磅/平方英寸HBHRC直齒鼓形齒鋼160－200－1,5006,000鋼230－260－2,0008,000鋼302－35133－383,00012,000表面淺層硬化鋼－48－534,00016,000表面硬化鋼－58－635,00020,000花鍵的破壞應(yīng)力值：內(nèi)花鍵可以由于下列三種拉應(yīng)力而破壞：（1）傳遞扭矩中產(chǎn)生的徑向分力引起的拉伸力；（2）離心力；和（3）角度節(jié)園線上的切線力而造成的輪齒彎曲而引起的拉伸力。徑向負(fù)荷拉應(yīng)力 （316）這里，tW=內(nèi)花鍵的壁厚＝內(nèi)花鍵筒的外徑減去花鍵大徑，后再除2。L＝花鍵的總長(zhǎng)。離心拉伸應(yīng)力 （317）這里，Doi＝花鍵筒的外徑。梁拉伸應(yīng)力 （318）在這個(gè)等式中，Y是從輪齒設(shè)計(jì)時(shí)獲得的一個(gè)劉易斯形狀系數(shù)。對(duì)于30度壓力角的內(nèi)花鍵，Y＝。式（318）中的系數(shù)4假定只有一半輪齒承受載荷?？赡茉斐赏饣ㄦI的輪緣破壞的總的拉伸應(yīng)力是：St=[KaKm(S1+S3)+S2]/kf。并且該值不應(yīng)當(dāng)小于表39中的值。表39 花鍵的允許拉伸應(yīng)力材料硬度最大允許剪切應(yīng)力值磅/平方英寸HBHRC鋼160－200－22,000鋼230－260－32,000鋼302－35133－3845,000表面淺層硬化鋼－48－5345,000表面硬化鋼－58－6355,000整體淬硬鋼（航空質(zhì)量）－42－4650,000 4密封元件 對(duì)密封裝置的要求：在工作壓力和一定溫度范圍內(nèi)，應(yīng)具有良好的密封性能，并隨著壓力的增加能自動(dòng)提高密封性能。密封裝置和運(yùn)動(dòng)件之間的摩擦要小，摩擦系數(shù)要穩(wěn)定?？垢g能力強(qiáng)，不易老化，工作壽命長(zhǎng)，耐磨性好，磨損后在一定程度上能自動(dòng)補(bǔ)償。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用、維護(hù)方便，價(jià)格低廉。 間隙密封是靠相對(duì)運(yùn)動(dòng)見配合面之間的微小間隙來(lái)進(jìn)行密封的。間隙密封常用與柱塞、活塞或圓柱配合副中。 O型密封圈一般用耐由橡膠制成，其橫截面呈圓形