传动轴过渡套的检测方法

中图分类号：ＴＨ１３３．２
文献标识码：Ａ
文章编号：１６７２－５４５Ｘ（２０１２）１１－００３３－０３
某型号传动轴在使用过程中，过渡套处容易发 生断裂，断裂原因是过渡套在加工内圆时深度严重 超差，造成过渡套斜面截面厚度远小于设计图纸规 定，受力强度远低于额定技术要求，最终导致过渡套 在传动轴运转中断裂失效。
τ 断裂 ＜ τ 极限，所以过渡套是安全的。
通过以上分析可知，在过渡套斜面上钻孔并未
对传动轴的受力强度造成不良影响，斜面截面厚度
达到 ７ ｍｍ 的过渡套可以确认正常使用，恢复使用前
将配钻的孔进行点焊并打磨光滑；斜面截面厚度小
ｍｍ，因此，校核时截面 Ｃ 内径取 ９４ ｍｍ。）
计算得：Wτc ＝ １５６ ４２７ ｍｍ３。
扭转强度计算，a 按传动轴额定扭矩计算：
τc
＝
Mｍａｘ Wτc
＝
１８ ０００×１０３ １５６ ４２７
＝ １１５ Ｎ／ｍｍ２
（５）
式中，
传动轴额定扭矩 M ｍａｘ ＝ １８ ０００ Ｎ．ｍ。 调质状态的 ４５＃ 钢，许用应力［τ］ ＝ １８０ Ｎ／ｍｍ２ ［３］
在不损坏传动轴的条件下，本文将介绍一种检 测过渡套内圆深度是否超差的方法，进而有效判定 过渡套合格与否。
用超声波检测仪测量过渡套 Φ１４０ 外圆与斜面
相邻处的厚度为 Ａ、Φ１１４ 外圆与斜面相邻处的厚度
为 Ｂ，Ａ、Ｂ 处如图 ２ 所示，可以准确判定所测过渡套
Φ１１０ 内圆是否加工。
Ａ
Ｂ
部分过渡套此 部位未加工
b 按传动轴断裂扭矩计算：
τ断裂 ＝
M断裂 WτA
＝
４５ ０００×１０３ １１８ ６６４
＝ ３７９ Ｎ／ｍｍ２
（３）
式中，
传动轴断裂扭矩 M 断裂 ＝ ４５ ０００ Ｎ．ｍ。 调质状态的 ４５＃ 钢，对应 σb ＝ ６５０ Ｎ／ｍｍ２，查阅 机械设计手册：τ 极限 ＝ ０．７；σb ＝ ４５５ Ｎ／ｍｍ２ ［３］。 τ 断裂 ＜ τ 极限，所以过渡套是安全的。 （３）若 Ａ 处厚度为 １２ ｍｍ，Ｂ 处厚度为 １５ ｍｍ，
加工。由于 Ｂ 处厚度增加，强度也增加，此时只要 Ａ
处厚度满足图纸要求的 １２ ｍｍ，过渡套就能够完全
满足要求，可以正常使用。
（２）若 Ａ、Ｂ 处厚度不满足上述要求，但 Ｂ － Ａ ＝
１３ ｍｍ 左右，说明过渡套内孔为一个通孔，不会存在
由于过渡套大头加工中 Φ１１０ 尺寸过深造成打孔部
位过薄而产生断裂的问题，即使内径挖大后，Ａ 处厚
Φ１１４ Φ９０
１２ ２５ Φ１４０ Φ１１０
１ 检测仪器
超声波测厚仪测量精度为±０．１ ｍｍ，其精度高、 测量准确，经多次实验验证，在同一过渡套上用超声 波测厚仪测量厚度与游标卡尺测量厚度结果十分接 近，误差可以忽略不计。同时超声波测厚仪便于携 带、使用简单、方便［１］。
２ 检测方法
所检测的传动轴过渡套零件设计图纸见图 １。
《装备制造技术》２０１２ 年第 １１ 期
传动轴过渡套的检测方法研究
欧阳雪
（湖北职业技术学院，湖北 孝感 ４３２１００）
摘 要：针对焊接在传动轴上的过渡套，提出了一种采用超声波测厚仪与钻孔相结合的方法来检测过渡套内圆深度是否 超差，从而在不损坏传动轴的条件下判定过渡套是否合格，并证实了此方法对过渡套受力强度及传动轴动平衡不会造 成任何不良影响。通过对过渡套检测方法的研究，为后续传动轴品质控制提供了理论依据。 关键词：传动轴；过渡套；超声波检测；钻孔
Equipment Manufacturing Technology No.11，2012
Φ１１４ Φ９０
内径 d ＝ １００ ｍｍ；
计算得：WτA ＝ １１８ ６６４ Ｎ／ｍｍ２ 扭转强度计算，a 按传动轴额定扭矩计算：
τA
＝
Mｍａｘ WτA
＝
１８ ０００×１０３ １１８ ６６４
＝ １５１．６ Ｎ／ｍｍ２
度不小于 ７ ｍｍ 时，经复算，该过渡套仍满足设计要
求，计算如下：
计算截面的抗扭截面模量：
WτA
＝
π（D４ － d４） １６D
（１）
式中，
Φ１１４ 截面外径 D ＝ １４０ ｍｍ；
收稿日期：２０１２－０８－１０ 作者简介：欧阳雪（１９８４—），女，江西人，硕士，研究方向：汽车故障诊断与检测技术。
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（２）
式中，
传动轴额定扭矩 Mｍａｘ ＝ １８ ０００ Ｎ．ｍ。 过渡套材料为 ４５＃ 钢，并经过调质［２］，查阅机械
手册，τ ＝ １５５ Ｎ／ｍｍ２，考虑到传动轴实际工装状态为
非对称循环，峰值扭矩只占很少比例，许用应力比对
称循环时推荐数据大，取［τ］ ＝ １８０ Ｎ／ｍｍ２ ［３］。
［τA］＜［τ］，所以过渡套是安全的。
表示该过渡套 Φ１１０ 内圆是经过加工的，由于内圆的
加工深度将直接影响过渡套的强度，仅对 Ａ、Ｂ 处的
厚度检测不足以说明问题，应采用打孔方法来确定
Φ１１０ 内圆加工深度，打孔部位如图 ３ 所示，在 Φ１１４
与 Φ１４０ 之间的斜截面垂直斜面配钻 Φ５－６ 的孔，测
量打孔部位的斜面截面厚度。
７．７８
打孔部位
Ｂ
ＡＣ
（１３）
２５
１２
６６
Φ１１０ Φ１４０
式中：截面 Ｃ 外径 D ＝ １４０ ｍｍ，内径 d ＝ ９４ ｍｍ（Ｃ
截面厚度为 １１ ｍｍ。考虑到内部深度 ６６ ｍｍ 尺寸及外
部尺寸 ２０ ｍｍ 的公差，取该处最小厚度值为 １０ ｍｍ，此
时，垂直于斜面方向最小厚度值为 ７ ｍｍ。对应该处最
小厚度值时的过渡套内孔尺寸为 １１４ － ２ × １０ ＝ ９４
１０５
３０°
Φ０．１５ Ａ
Ａ ３．２
２２ ３．２
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Ｒ３
６６
４５°
Φ１１０ ＋０．０７
Φ１３０ ０ Φ１３２ Φ１４０
Φ１１４ Φ１０２
＋０．１６
Φ１００－０．０９ Φ９０
１５°
４５°
４１ ６０°
２０ ２０
图 １ 传动轴过渡套零件设计图
图 ２ 过渡套测量位置
（１）若 Ｂ 处的厚度为 ２５ ｍｍ，表示 Φ１１０ 尺寸未
［τC］＜［τ］，所以过渡套是安全的。
b 按传动轴断裂扭矩计算：
τ断裂 ＝
M断裂 Wτ
＝
４５ ０００×１０３ １５６ ４２７
＝ ２８７．６ Ｎ／ｍｍ２（６）
式中，
传动轴断裂扭矩 M 断裂 ＝ ４５ ０００ Ｎ．ｍ。 材料 ４５＃ 钢，调质状态，δb ＝ ６５０ Ｎ／ｍｍ２，查阅机 械设计手册：τ 极限 ＝ ０．７；σb ＝ ０．７×６５０ ＝ ４５５ Ｎ／ｍｍ２ ［３］。