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關于聯軸器

文章出處:未知 人氣:發表時間:2018-05-05
 


聯軸器

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   聯軸器(coupling)的定義
  用來聯接不同機構中的兩根軸(主動軸和從動軸)使之共同旋轉以傳遞扭矩的機械零件。在高速重載的動力傳動中,有些聯軸器還有緩沖、減振和提高軸系動态性能的作用。聯軸器由兩半部分組成,分别與主動軸和從動軸聯接。一般動力機大都借助于聯軸器與工作機相聯接。聯軸器種類繁多,按照被聯接兩軸的相對位置和位置的變動情況,可以分為:①固定式聯軸器。主要用于兩軸要求嚴格對中并在工作中不發生相對位移的地方,結構一般較簡單,容易制造,且兩軸瞬時轉速相同,主要有凸緣聯軸器、套筒聯軸器、夾殼聯軸器等。②可移式聯軸器。主要用于兩軸有偏斜或在工作中有相對位移的地方,根據補償位移的方法又可分為剛性可移式聯軸器和彈性可移式聯軸器。剛性可移式聯軸器利用聯軸器工作零件間構成的動聯接具有某一方向或幾個方向的活動度來補償,如牙嵌聯軸器(允許軸向位移)、十字溝槽聯軸器(用來聯接平行位移或角位移很小的兩根軸)、萬向聯軸器(用于兩軸有較大偏斜角或在工作中有較大角位移的地方)、齒輪聯軸器(允許綜合位移)、鍊條聯軸器(允許有徑向位移)等,彈性可移式聯軸器(簡稱彈性聯軸器)利用彈性元件的彈性變形來補償兩軸的偏斜和位移,同時彈性元件也具有緩沖和減振性能,如蛇形彈簧聯軸器、徑向多層闆簧聯軸器、彈性圈栓銷聯軸器、尼龍栓銷聯軸器、橡膠套筒聯軸器等。聯軸器有些已經标準化。選擇時先應根據工作要求選定合适的類型,然後按照軸的直徑計算扭矩和轉速,再從有關手冊中查出适用的型号,最後對某些關鍵零件作必要的驗算。
  分類還包括球籠式萬向聯軸器 圓錐碗簧聯軸器 SWP、SWC型十字軸式萬向聯軸器十字包94)
  矯正機用十字軸式萬向聯軸器(JB/T7846.2-95) 彈簧管聯軸器 WS、WSD型十字軸式萬向聯軸器(JB/T5901-91)
  WSH型滑動軸承十字軸式萬向聯軸器 ML型薄膜聯軸器(SJ2127-82) SWZ型整體軸承座十字軸式萬向聯軸器93
  聯軸器概念:
  聯軸器屬于機械通用零部件範疇,用來聯接不同機構中的兩根軸(主動軸和從動軸)使之共同旋轉以傳遞扭矩的機械零件。在高速重載的動力傳動中,有些聯軸器還有緩沖、減振和提高軸系動态性能的作用。聯軸器由兩半部分組成,分别與主動軸和從動軸聯接。一般動力機大都借助于聯軸器與工作機相聯接,是機械産品軸系傳動最常用的聯接部件。20世紀後期國内外聯軸器産品發展很快,在産品設計時如何從品種甚多、性能各異的各種聯軸器中選用能滿足機器要求的聯軸器,對多數設計人員來講,始終是一個困擾的問題。常用聯軸器有膜片聯軸器 ,鼓形齒式聯軸器,萬向聯軸器,安全聯軸器,彈性聯軸器及蛇形彈簧聯軸器。
典型聯軸器介紹:
   1.凸緣式聯軸器
  特點:構造簡單,成本低,可傳遞較大轉矩。不允許兩軸有相對位移,無緩沖。
  用途:在轉速低,無沖擊,軸的剛性大,對中性較好的場合應用較廣。
   2.滑塊聯軸器
    半聯軸器1、3上的凹槽與中間滑塊的凸榫→移動副→可補償兩軸偏移
  特點、應用:
  無緩沖,移動副應加潤滑→用于低速傳動
   3.彈性聯軸器
  特點:緩沖吸振,可補償較大的軸向位移,微量的
  徑向位移和角位移。
  應用:正反向變化多,啟動頻繁的高速軸。
  類别:
  1:安全聯軸器 :在結構上的特點是,存在一個保險環節(如銷釘可動聯接等),其隻能承受限定載荷。當實際載荷超過事前限定的載荷時,保險環節就發生變化,截斷運動和動力的傳遞,從而保護機器的其餘部分不緻損壞,即起安全保護作用。 起動安全聯軸器:除了具有過載保護作用外,還有将機器電動機的帶載起動轉變為近似空載起動的作用。
  2:剛性聯軸器:剛性聯軸器不具有補償被聯兩軸軸線相對偏移的能力,也不具有緩沖減震性能;但結構簡單,價格便宜。隻有在載荷平穩,轉速穩定,能保證被聯兩軸軸線相對偏移極小的情況下,才可選用剛性聯軸器。
  3:撓性聯軸器:具有一定的補償被聯兩軸軸線相對偏移的能力,最大量随型号不同而異。
  無彈性元件的撓性聯軸器:承載能力大,但也不具有緩沖減震性能,在高速或轉速不穩定或經常正、反轉時,有沖擊噪聲。适用于低速、重載、轉速平穩的場合。
  非金屬彈性元件的撓性聯軸器 在轉速不平穩時有很好的緩沖減震性能;但由于非金屬(橡膠、尼龍等)彈性元件強度低、壽命短、承載能力小、不耐高溫和低溫,故适用于高速、輕載和常溫的場合 。
  金屬彈性元件的撓性聯軸器:除了具有較好的緩沖減震性能外,承載能力較大,适用于速度和載荷變化較大及高溫或低溫場合。
聯軸器的分類
   1.膜片型聯軸器

  單膜片聯軸器G8S,特性:大扭矩承載、高扭矩剛性和卓越靈敏度;免維護、超強抗油和耐腐蝕性;零回轉間隙;體積小巧的聯軸器,總長度短 ;不鏽鋼膜片補償角向軸向偏差 ;順時針與逆時針回轉特性完全相同 雙膜片聯軸器G8L,特性:雙膜片不鏽綱膜片容許偏角,偏心及軸向偏差;免維護、超強抗油和耐腐蝕性;零回轉間隙;體積小巧的聯軸器,總長度長 ;不鏽鋼膜片補償角向軸向偏差 ;順時針與逆時針回轉特性完全相同
2.齒式聯軸器
  GICL鼓型齒式聯軸器
  GICLZ鼓形齒式聯軸器
  GⅡCL鼓形齒式聯軸器
  GⅡCLZ鼓形齒式聯軸器
  GCLD鼓型齒式聯軸器
  TGL尼龍内齒圈聯軸器
  
3.輪胎式聯軸器
  UL 型輪胎式聯軸器
  LA 型輪胎式聯軸器
  LB 型輪胎式聯軸器
  DL 多角形橡膠聯軸器
  
4.星形彈性聯軸器
  XL 系列星形彈性聯軸器 
  LXD單法蘭星形聯軸器
  XLS雙法蘭型星形聯軸器
  LXZ帶制動輪星形聯軸器
  LXP帶制動盤型聯軸器
  LXT接中間套型聯軸器
  LXJ接中間軸星形聯軸器 
  LXQ接中間軸球鉸聯軸器
  
5.梅花形彈性聯軸器
  
  LM(原ML)梅花聯軸器
  LMS(原MLS)梅花聯軸器 
  LMD(原MLZ)梅花聯軸器
  LMZI(MLLI)梅花聯軸器 
  LMZⅡ(MLLⅡ)聯軸器
  
6.萬向聯軸器

  
7.芯型彈性聯軸器
  
聯軸器尺寸、安裝與維護
  聯軸器外形尺寸,即最大徑向和軸向尺寸,必須在機器設備允許的安裝空間以内。應選擇裝拆方便、不用維護、維護周期長或維護方便、更換易損件不用移動兩軸、對中調整容易的聯軸器。
  大型機器設備調整兩軸對中較困難,應選擇使用耐久和更換易損件方便的聯軸器。金屬彈性元性撓性聯軸器一般比非金屬彈性元件撓性聯軸器的使用壽命長。需密封潤滑和使用不耐久的聯軸器,必然增加維護工作量。對于長期連續運轉和經濟效益較高的場合,例如我國冶金企業的軋機傳動系統高速端,目前普遍采用的是齒式聯軸器,齒式聯軸器雖然理論上傳遞轉矩大,但必須在潤滑和密封良好的條件下才能耐久工作。且需經常檢查密封狀況,注潤滑油或潤滑脂,維護工作量大,增加了輔助工時,減少了有效工作時間,影響生産效益。國際上工業發達國家,已普通選用使用壽命長、不用潤滑和維護的膜片聯軸順取代鼓形齒式聯軸器,不僅提高了經濟效益,還可淨化工作環境。在軋機傳動系統選用我國研制的彈性活銷聯軸器和扇形塊彈性聯軸器,不僅具有膜片聯軸器的優點,而且緩沖減振效果好,價格更便宜。
聯軸器的工作環境
  
  聯軸器于各種不同主機産品配套使用,周圍的工作環境比較複雜,如溫度、濕度、水、蒸汽、粉塵、砂子、油、酸、堿、腐蝕介質、鹽水、輻射等狀況,是選擇聯軸器時必須考慮的重要因素之一。對于高溫、低溫、有油、酸、堿介質的工作質量,不宜選用以一般橡膠為彈性元件材料的撓性聯軸器,應選擇金屬彈性元件撓性聯軸器,例如膜片聯軸器、蛇形彈簧聯軸器等。
聯軸器的傳動精度
  小轉矩和以傳遞運動為主的軸系傳動,要求聯軸器具有較高的傳動精度,宜選用非金屬彈性元件的撓性聯軸器。大轉矩和傳遞動力的軸系傳動,對傳動精度變有要求,高轉速時,應避免選用金屬彈性元件彈性聯軸器和可動元件之間的間隙的撓性聯軸器,宜選用傳動精度高的膜片聯軸器。
聯軸器選用程序
  1、選用标準聯軸器。設計人員在選擇聯軸器時首先應在已經制定為國家标準、機械行業标準以及獲國家專利的聯軸器中選擇,隻有在現有标準聯軸器和專利聯軸器不能滿足設計需要時才需自己設計聯軸器。
  2、選擇聯軸器品種、型式
  了解聯軸器(尤其是撓性聯軸器)在傳動系統中的綜合功能,從傳動系統總體設計考慮,選擇聯軸器品種、型式。根據原動機類别和工作載荷類别、工作轉速、傳動精度、兩軸偏移狀況、溫度、濕度、工作環境等綜合因素選擇聯軸器的品種。根據配套主機的需要選擇聯軸器的結構型式,當聯軸器與制動器配套使用時,宜選擇帶制動輪或制動盤型式的聯軸器;需要過載保護時,宜選擇安全聯軸器;與法蘭聯接時,宜選擇法蘭式;長距離傳動,聯接的軸向尺寸較大時,宜選擇接中間軸型或接中間套型。
  3、聯軸器轉矩計算
  傳動系統中動力機的功率應大于工件機所需功率。根據動力機的功率和轉速可計算得到與動力機相聯接的高速端的理論短矩T;根據工況系數K及其他有關系數,可計算聯軸器的計算轉矩Tc,。聯軸器T與n成反比,因此低速端T大于高速端T。
  4、初選聯軸器型号
  根據計算轉矩Tc,從标準系列中可選定相近似的公稱轉矩Tn,選型時應滿足Tn≥Tc。初步選定聯軸器型号(規格),從标準中可查得聯軸器的許用轉速[n]和最大徑向尺寸D、軸向尺寸L0,就滿足聯軸器轉速n≤[n]。
  5、根據軸徑調整型号
  初步選定的聯軸器聯接尺寸,即軸孔直徑d和軸孔長度L,應符合主、從動端軸徑的要求,否則還要根據軸徑d調整聯軸器的規格。主、從動端軸徑不相同是普通現象,當轉矩、轉速相同,主、從動端軸徑不相同時,應按大軸徑選擇聯軸器型号。新設計的傳動系統中,應選擇符合GB/T3852中規定的七種軸孔型式,推薦采用J1型軸孔型式,以提高通用性和互換性,軸孔長度按聯軸器産品标準的規定。
  6、選擇聯接型式
  聯軸器聯接型式的選擇取決于主、從動端于軸的聯接型式,一般采用鍵聯接,為統一鍵聯接型式及代号,在GB/T3852中規定了七種鍵槽型式,四種無鍵聯接,用得較多的是A型鍵。
  7、選定聯軸器品種、式、規格(型号)
  根據動力機和聯軸器載荷類别、轉速、工作環境等綜合因素,選定聯軸器品種;根據聯軸器的配套、聯接情況等因素選定聯軸器型式;根據公稱轉矩、軸孔直徑與軸孔長度選定規格(型号)。為了保證軸和鍵的強度,在選定聯軸器型号(規格)後,應對軸和鍵強度做校核驗算,以最後确定聯軸器的型号。
聯軸器産品标準(通用)
  1、剛性聯軸器标準(1)BG/T 5843-1986 凸緣聯軸器(2)JB/T 7006-1993 平行軸聯軸器型式基本參數尺寸
  2、無彈性元件撓性聯軸器标準(1)JB/T 3241-1991 SWP型部分軸承座十字軸式萬向聯軸器(代替JB 3241-83)(2)JB/T 3242-1993 SWZ型整體軸承座十字軸式萬向聯軸器(代替JB 3242-83)(3)JB/T 5513-1991 SWC型整體叉頭十字軸式萬向聯軸器(4)JB/T 7341-1994 SWP、SWC型十字軸式萬向聯軸器 十字包型式與尺寸(5)JB/T 5901-1991 十字軸萬向聯軸器(6)GB/T 7549-1987 球籠式同步萬萬向聯軸器型式、基本參數和主要尺寸(7)BG/T 7550-1987 球籠式同步萬向聯軸器 試驗方式(8)JB/T 6140-1992 重型機械用球籠式同步萬向聯軸器(9)JB/T 6139-1992 球鉸式萬向聯軸器(10)JB/T 5514-1991 TGL鼓形齒式聯軸器(11)JB/T 7001-1993 WGP型帶制動盤鼓形齒式聯軸器型式、參數和尺寸(12)JB/T 7002-1993 WGC型帶制動盤鼓形齒式聯軸器型式、參數和尺寸(13)JB/T 7003-1993 WGZ型帶制動盤鼓形齒式聯軸器型式、參數和尺寸(14)JB/T 7004-1993 WGT型帶制動盤鼓形齒式聯軸器型式、參數和尺寸(15)JB/T 8854.1-1999 GCLD型鼓形齒式聯軸器(代替ZBJ 19013-89)(16)JB/T 8854.2-1999 GICL、GIICL型鼓形齒式聯軸器(代替ZBJ 19013-89)(17)JB/T 8854.3-1999 GICLZ、GIICLZ型鼓形齒式聯軸器(代替ZBJ 19014-89)(18)JB/T 8821-1998 WGJ型接中間軸鼓形齒式聯軸器(19)GB/T 6069-1985 滾子鍊聯軸器
  3、金屬彈性元件彈性聯軸器标準(1)GB/T 12922-1991 彈性阻尼簧片聯軸器(2)GB/T 14653-1993 撓性杆聯軸器(3)JB/T 9147-1999 膜片聯軸器(代替ZB/T J19022-90)(4)JB/T 8869-2000 蛇形彈簧聯軸器(代替ZB/T J19023-90)
  4、非金屬彈性元件彈性聯軸器标準(1)BG/T 2496-1996 彈性環聯軸器(代替GB 2496-81)(2)BG/T 4323-1984 彈性套柱銷聯軸器(3)BG/T 5014-1985 彈性柱銷聯軸器(4)BG/T 5015-1985 彈性柱銷齒式聯軸器(5)BG/T 5272-1985 梅花形彈性聯軸器(6)BG/T 5844-1986 輪胎式聯軸器(7)BG/T 10614-1989 芯型彈性聯軸器(8)JB/T 5511-1991 H型彈性塊聯軸器(9)JB/T 5512-1991 多角形橡膠聯軸器(10)JB/T 7849-1995 徑向彈性柱銷聯軸器(11)JB/T 7684-1955 LAK鞍形塊彈性聯軸器(12)JB/T 9148-1999 彈性塊聯軸器(代替ZBJ 19029-90)
  5、安全聯軸器标準(1)JB/T 5986-1992 鋼砂式安全聯軸器(2)JB/T 5987-1992 鋼球式安全聯軸器(3)JB/T 6139-1992 AMN内張摩擦式安全聯軸器(4)JB/T 7355-1994 AYL型液壓安全聯軸器(5)JB/T 7682-1995 蛇形彈簧安全聯軸器
聯軸器的選用因素
  聯軸器品種、型式、規格很多,在正确理解品種、型式、規格各自概念的基礎上,根據傳動系統的需要來選擇聯軸器,首先從已經制訂為标準的聯軸器中選擇,目前我國制訂為國标和行标的有十幾種,這些标準聯軸器絕大多數是通用聯軸器,每一種聯軸器都有各自的特點和适用範圍,基本能夠滿足多種工況的需要,一般情況下設計人員無需自行設計聯軸器,隻有在現有标準聯軸器不能滿足需要時才需自行設計聯軸器。标準聯軸器選購方便,價格比自行設計的非标準聯軸器要便宜很多。在衆多的标準聯軸器中,正确選擇适合自己需要的最佳聯軸器,關系到機械産品軸系傳動的工作性能、可靠性、使用壽命、振動、噪聲、節能、傳動效率、傳動精度、經濟性等一系列問題,也關系到機械産品的質量。
  設計人員在選用聯軸器時應立足于從軸系傳動系統的角度需要來選擇聯軸器,應避免單純的隻考慮主、從動端聯接選擇聯軸器。
  
(一)動力機的機械特性
  
  動力機到工作時之間,通過一個或數個不同品種或不同型式、規格的聯軸器将主、從動端聯接起來,形成軸系傳動系統。在機械傳動中,動力機不外乎電動機、内燃機和汽輪機。由于動力機工作原理和結構不同,其機械特性差别很大,有的運轉平穩,有的運轉時有沖擊,對傳動系統形成不等的影響。
  動力機的機械特性對整個傳動系統有一定的影響,不同類型的動力機,由于其機械特性不同,應選取相應的動力機系數KW,選擇适合于該系統的最佳聯軸器。動力機的類别是選擇聯軸器品種的基本因素;動力機的功率是确定聯軸器的規格大小的主要依據之一,與聯軸器轉矩成正比。
  固定的機械産品傳動系統中的動力機大都是電動機,運行的機械産品傳動系統(例如般舶、各種車輛等)中的動力機多為内燃機,當動力機為缸數不同的内燃機時,必須考慮扭振對傳動系統的影響,這種影響因素與内燃機的缸數、各缸是否正常工作有關。此時一般應選用彈性聯軸器,以調整軸系固有頻率,降低扭振振幅,從而減振、緩沖、保護傳動裝置部件,改善對中性能,提高輸出功率的穩定性。
  
(二)載荷類别

  
  由于結構和材料不同,用于各個機械産品傳動系統的聯軸器,其承載能力差異很大。載荷類别主要是針對工作機的工作載荷的沖擊、振動、正反轉、制動、頻繁啟動等原因而形成不同類别的載荷。為便于選用計算,将傳動系統的載荷分為四類。
  傳統系統的載荷類别是選擇聯軸器品種的基本依據。沖擊、振動和轉知變化較大的工作載荷,應選擇具有彈性元件的撓性聯軸器即彈性聯軸器,以緩沖、減振、補償軸線偏移,改善傳動系統工作性能。起動頻繁、正反轉、制動時的轉矩是正常平穩工作時轉矩的數倍,是超載工作,必然縮短聯軸器彈性元件使用壽命,聯軸器隻允許短時超載,一般短時超載不得超過公稱轉矩的2~3倍,即[Tmax]≥2~3Tn。
  低速重載工況應避免選用隻适用于中小功率的聯軸器,例如:彈性套柱銷聯軸器、芯型彈性聯軸器、多角形橡膠聯軸器、輪胎式聯軸器等;需控制過載安全保護的軸系,宜選用安全聯軸器;載荷變化較大的并有沖擊、振動的軸系,宜選擇具有彈性元件且緩沖和減振效果較好的彈性聯軸器。金屬彈性聯軸器承載能力高于非金屬彈性元件彈性聯軸器;彈性元件受擠壓的彈性聯軸器可靠性高于彈性元件受剪切的彈性聯軸器。
  
(三)聯軸器的許用轉速
  
  聯軸器的許用轉速範圍是根據聯軸器不同材料允許的線速度的最大外緣尺寸,經過計算而确定。不同材料和品種、規格的聯軸器許用轉速範圍不相同,改變聯軸器的材料可提高聯軸器許用轉速範圍,材料為鋼的許用轉速大于材料為鑄鐵的許用轉速。
  
(四)聯軸器所聯兩軸相對位移
  
  聯軸器所聯兩軸由于制造誤差、裝配誤差、安裝誤差、軸受載而産生和變形、基座變形、軸承磨損、溫度變化、部件之間的相對運動等多種因素而産生相對位移。一般情況下,兩軸相對位移是難以避免的,但不同工況條件下的軸系傳動所産生态平衡位移方向,即軸向、徑向角向以及位移量的大小有所不同。隻有撓性聯軸器才具有補償兩軸相對位移的性能,因此在實際應用中大量選擇撓性聯軸器。剛性聯軸器不具備補償性應用範圍受到限制,因此用量很少。角向位移較大的軸系傳動宜選用萬向聯軸器;有軸向竄動,并需控制軸向位移的軸系傳動,應選用膜片聯軸器;隻有對中精度很高的情況下才選用剛性聯軸器。
  
(五)聯軸器的傳動精度

    小轉矩和以傳遞運動為主的軸系傳動,要求聯軸器具有較高的傳動精度,宜選用金屬彈性元件的撓性聯軸器。大轉矩和傳遞動力的軸系傳動,對傳動精度亦有要求,高轉速時,應避免選用非金屬彈性元件彈性聯軸器和可動元件之間有間隙的撓性聯軸器,宜選用傳動精度高的膜片聯軸器。
  
(六)聯軸器尺寸、安裝與維護

    聯軸器外形尺寸,即最大徑向和軸向尺寸,必須在機器設備允許的安裝空間以内。間選擇裝拆方便、不用維護、維護周期長或維護方便、更換易損件不用移動兩軸、對中調整容易的聯軸器。
  大型機器設備調整兩軸對中較困難,應選擇使用耐久和更換易損件方便的聯軸器。金屬彈性元件撓性聯軸器一般比非金屬彈性元件撓性聯軸器使用壽命長。需密封潤滑和使用不耐久的聯軸器,必然增加維護工作量。對于長期連續運轉和經濟效益較高的場合,例如我國冶金企業的軋機傳動系統的高增端,目前普遍采用的上齒式聯軸器,齒式聯軸器雖然理論上傳遞轉矩大,但必須在潤滑和密封良好的條件下才能耐久工作,且需經常檢查密封狀況,注潤滑油,維護工作量大,增加了輔助工時,減少了有效工作時間,影響生産效益。
  
(七)工作環境

    聯軸器與各種不同主機産品配套作用,周圍的工作環境比較複雜。對于高溫、低溫、有油、酸、堿介質的工作環境,不宜選用以一般橡膠為彈性元件材料的撓性聯軸器,應選擇金屬彈性元件撓性聯軸器。 彈性柱銷齒式聯軸器由于運轉時柱銷的竄動,自身噪聲大,對于噪聲有嚴格要求的場合不應選用。
  
(八)聯軸器的制造、安裝、維護和成本

    在滿足便用性能的前提下,應選用裝拆方便、維護簡單、成本低的聯軸器。例如剛性聯軸器不但結構簡單,而且裝拆方便,可用于低速、剛性大的傳動軸。一般的非金屬彈性元件聯軸器(例如彈性套柱銷聯軸器、彈性柱銷聯軸器、梅花形彈性聯軸器等),由于具有良好的綜合能力,廣泛适用于一般的中、小功率傳動。
聯軸器的動力學簡介
  在選擇聯軸器時應根據選用者各自實際情況和要求,綜合考慮上述各種因素,從現有标準聯軸器中選取最适合自己需要的聯軸器品種、型式和規格。一般情況下現有的标準聯軸器基本可以滿足不同工況的需要。
  由于動力機的驅動轉矩及工作機的負載載矩不穩定,以及由傳動零件制造誤差引起的沖擊和零件不平衡離心慣性力引起的動載荷,使得傳動軸系在變載荷(周期性變載荷及非周期性沖擊載荷)下動行産生機械振動,這将影響機械的使用壽命和性能,破壞儀器、儀表的正常工作條件,并對軸系零件造成附加動應力,當總應力或交變應力分别超過允許限制時,會使零件産生破壞或疲勞破壞。在設計或選用傳遞轉矩和運動用的聯軸器時,應進行扭振分析和計算,其目的在于求擊軸系的固有頻率,以确定動力機的各階臨界轉速,從而算出扭振使軸系及傳動裝置産生的附加載荷和應力。必要時采用減振緩沖措施,其基本原理是合理的匹配系統的質量、剛度、阻尼及幹擾力的大小和頻率,使傳動裝置不在共振區的轉速範圍内運轉,或在運轉速度内範圍不出現強烈的共振現象。另一個行之有效的方法是在軸系中采用高柔度的彈性聯軸器,簡稱高彈(性)聯軸器,以降低軸系的固有頻率,并利用其阻尼特性減小扭振振幅。
聯軸器平衡等級
  (1)任意一個聯軸器組件的平衡等級是根據聯軸器的慣性主軸線與旋轉軸線之間重心位置偏心量的最大可能值的平方和方根值而決定的。其不平衡量以微米表示。 (2)對聯軸器組件的潛在不平衡因素前面作了介紹,确定各種類型聯軸器組件的平衡等級和計算平衡的各個步驟見計算示例。 (3)聯軸器平衡等級的标準分級表下表,在平衡面位置上慣性主軸線對旋轉軸線所産生的最大偏移以最大均方根微米表示,其數值是按AGMA方法計算的聯軸器平衡标準等級 聯軸器平衡等級 慣性主軸線在平衡面上的最大位移(均方根) 聯軸器平衡等級 慣性主軸線在平衡面上的最大位移(均方根)
  
聯軸器平衡等級
  
慣性主軸線在平衡面上的最大位移(均方根)
  
聯軸器平衡等級
  
慣性主軸線在平衡面上的最大位移(均方根)
  
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聯軸器的平衡問題
  聯軸器由于種種原因使其質心或慣性主軸與其加轉軸線不重合,在運轉時将産生不平衡離心慣性力、離心慣性偶力和動撓度(振型)的現象,稱為轉子的不平衡現象,這種不平衡現象必然引起軸系的振動,從而影響機器的正常工作和使用壽命,因而對其必須加以重視。不平衡的程度(不平衡量U)通常用轉子的質量m和質心到轉子回轉軸線距離r的乘積mr來表達,稱為質徑積。也有用單位質量的質徑積來表達的,稱為偏心距e(不是幾何意義上的偏心。)質徑積mr是一個與轉子質量有關的相對量,而偏心距e是一個與轉子質量無關的絕對量。前者比較直觀,常用于具體給定轉子的平衡操作,後者用于衡量轉子平衡的優劣或檢測平衡精度,聯軸器的平衡等級标準即按e來評定。對于撓性轉子則用振型偏心距(第n階振型)en=Un/mn,Un、mn分别為第n階振型和階模态質量。
  為了糾正或最大限度地減少聯軸器的不平衡量,應根據需要選擇适當的平衡等級,并在産品制造完成及在機器上安裝完成後,在聯軸器指定的平衡(校正)平面上,通過增加或減少适當質量的方法,使之達到平衡等級要求。這個工藝過程稱為平衡校正,簡稱平衡。
聯軸器所聯兩軸相對位移
  聯軸器所聯兩軸由于制造誤差、安裝誤差、軸受載而産生的變形、基座變形、軸承磨損、溫度變化(熱脹、冷縮)、部件之間的相對運動等多種因素而産生相對位移。一般情況下,兩軸相對位移是難以避免的,但不同工況條件下的軸系傳動所産生的位移方向,即軸向(x)、徑向(y)、角向(a)以及位移量的大小有所不同。隻有撓性聯軸器才具有補償兩軸相對位移的性能,因此在實際應用中大量選擇撓性聯軸器。剛性聯軸器不具備補償性能,應用範圍受到限制,因此用量很少。 [1]
  聯軸器的類型與特點
  聯軸器類型
  常用的精密聯軸器有:彈性聯軸器,膜片聯軸器,波紋管聯軸器,滑塊聯軸器,梅花聯軸器,剛性聯軸器。
  聯軸器特點
  1、彈性聯軸器
  (1)一體成型的金屬彈性體;
  (2)零回轉間隙、可同步運轉;
  (3)彈性作用補償徑向、角向和軸向偏差;
  (4)高扭矩剛性和卓越的靈敏度;
  (5)順時針和逆時針回轉特性完全相同;
  (6)免維護、抗油和耐腐蝕性;
  (7)有鋁合金和不鏽鋼材料供選擇;
  (8)固定方式主要有頂絲和夾緊兩種。
  2、膜片聯軸器
  (1)高剛性、高轉矩、低慣性;
  (2)采用環形或方形彈性不鏽剛片變形;
  (3)大扭矩承載,高扭矩剛性和卓越的靈敏度;
  (4)零回轉間隙、順時針和逆時針回轉特性相同;
  (5)免維護、超強抗油和耐腐蝕性;
  (6)雙不鏽鋼膜片可補償徑向、角向、軸向偏差,單膜片則不能補償徑向偏差。
  3、波紋管聯軸器
  (1)無齒隙、扭向剛性、連接可靠、耐腐蝕性、耐高溫;
  (2)免維護、超強抗油,波紋管形結構補償徑向、角向和軸向偏差,偏差存在的情況下也可保持等速作動;
  (3)順時針和逆進針回轉特性完全相同;
  (4)波紋管材質有磷青銅和不鏽鋼供選擇;
  (5)可适合用于精度和穩定性要求較高的系統。
  4、滑塊聯軸器
  (1)無齒隙的連接,用于小扭矩的測量傳動結構簡單;
  (2)使用方便、容易安裝、節省時間、尺寸範圍廣、轉動慣量小,便于目測檢查;
  (3)抗油腐蝕,可電氣絕緣,可供不同材料的滑塊彈性體選擇;
  (4)軸套和中間件之間的滑動能容許大徑向和角向偏差,中間件的特殊凸點設計産生支撐的作用,容許較大的角度偏差,不産生彎曲力矩,侃軸心負荷降至最低。
  5、梅花聯軸器
  (1)緊湊型、無齒隙,提供三種不同硬度彈性體;
  (2)可吸收振動,補償徑向和角向偏差;
  (3)結構簡單、方便維修、便于檢查;
  (4)免維護、抗油及電氣絕緣、工作溫度20℃-60℃;
  (5)梅花彈性體有四瓣、六瓣、八瓣和十瓣;
  (6)固定方式有頂絲,夾緊,鍵槽固定。
  6、剛性聯軸器
  (1)重量輕,超低慣性和高靈敏度;
  (2)免維護,超強抗油和耐腐蝕性;
  (3)無法容許偏心,使用時應讓軸盡量外露;
  (4)主體材質可選鋁合金/不鏽鋼;
  (5)固定方式有夾緊、頂絲固定。
  聯軸器主要用途(供參考)
  彈性聯軸器:适用于旋轉編碼器、步進電機;
  膜片聯軸器:适用于伺服電機、步進電機;
  波紋管聯軸器:适用于伺服電機;
  滑塊聯軸器:适用于普通微型電機;
  梅花聯軸器:适用于伺服電機、步進電機;
  剛性聯軸器:适用于伺服電機、步進電機。

 



聯軸器

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   聯軸器(coupling)的定義
  用來聯接不同機構中的兩根軸(主動軸和從動軸)使之共同旋轉以傳遞扭矩的機械零件。在高速重載的動力傳動中,有些聯軸器還有緩沖、減振和提高軸系動态性能的作用。聯軸器由兩半部分組成,分别與主動軸和從動軸聯接。一般動力機大都借助于聯軸器與工作機相聯接。聯軸器種類繁多,按照被聯接兩軸的相對位置和位置的變動情況,可以分為:①固定式聯軸器。主要用于兩軸要求嚴格對中并在工作中不發生相對位移的地方,結構一般較簡單,容易制造,且兩軸瞬時轉速相同,主要有凸緣聯軸器、套筒聯軸器、夾殼聯軸器等。②可移式聯軸器。主要用于兩軸有偏斜或在工作中有相對位移的地方,根據補償位移的方法又可分為剛性可移式聯軸器和彈性可移式聯軸器。剛性可移式聯軸器利用聯軸器工作零件間構成的動聯接具有某一方向或幾個方向的活動度來補償,如牙嵌聯軸器(允許軸向位移)、十字溝槽聯軸器(用來聯接平行位移或角位移很小的兩根軸)、萬向聯軸器(用于兩軸有較大偏斜角或在工作中有較大角位移的地方)、齒輪聯軸器(允許綜合位移)、鍊條聯軸器(允許有徑向位移)等,彈性可移式聯軸器(簡稱彈性聯軸器)利用彈性元件的彈性變形來補償兩軸的偏斜和位移,同時彈性元件也具有緩沖和減振性能,如蛇形彈簧聯軸器、徑向多層闆簧聯軸器、彈性圈栓銷聯軸器、尼龍栓銷聯軸器、橡膠套筒聯軸器等。聯軸器有些已經标準化。選擇時先應根據工作要求選定合适的類型,然後按照軸的直徑計算扭矩和轉速,再從有關手冊中查出适用的型号,最後對某些關鍵零件作必要的驗算。
  分類還包括球籠式萬向聯軸器 圓錐碗簧聯軸器 SWP、SWC型十字軸式萬向聯軸器十字包94)
  矯正機用十字軸式萬向聯軸器(JB/T7846.2-95) 彈簧管聯軸器 WS、WSD型十字軸式萬向聯軸器(JB/T5901-91)
  WSH型滑動軸承十字軸式萬向聯軸器 ML型薄膜聯軸器(SJ2127-82) SWZ型整體軸承座十字軸式萬向聯軸器93
  聯軸器概念:
  聯軸器屬于機械通用零部件範疇,用來聯接不同機構中的兩根軸(主動軸和從動軸)使之共同旋轉以傳遞扭矩的機械零件。在高速重載的動力傳動中,有些聯軸器還有緩沖、減振和提高軸系動态性能的作用。聯軸器由兩半部分組成,分别與主動軸和從動軸聯接。一般動力機大都借助于聯軸器與工作機相聯接,是機械産品軸系傳動最常用的聯接部件。20世紀後期國内外聯軸器産品發展很快,在産品設計時如何從品種甚多、性能各異的各種聯軸器中選用能滿足機器要求的聯軸器,對多數設計人員來講,始終是一個困擾的問題。常用聯軸器有膜片聯軸器 ,鼓形齒式聯軸器,萬向聯軸器,安全聯軸器,彈性聯軸器及蛇形彈簧聯軸器。
典型聯軸器介紹:
   1.凸緣式聯軸器
  特點:構造簡單,成本低,可傳遞較大轉矩。不允許兩軸有相對位移,無緩沖。
  用途:在轉速低,無沖擊,軸的剛性大,對中性較好的場合應用較廣。
   2.滑塊聯軸器
    半聯軸器1、3上的凹槽與中間滑塊的凸榫→移動副→可補償兩軸偏移
  特點、應用:
  無緩沖,移動副應加潤滑→用于低速傳動
   3.彈性聯軸器
  特點:緩沖吸振,可補償較大的軸向位移,微量的
  徑向位移和角位移。
  應用:正反向變化多,啟動頻繁的高速軸。
  類别:
  1:安全聯軸器 :在結構上的特點是,存在一個保險環節(如銷釘可動聯接等),其隻能承受限定載荷。當實際載荷超過事前限定的載荷時,保險環節就發生變化,截斷運動和動力的傳遞,從而保護機器的其餘部分不緻損壞,即起安全保護作用。 起動安全聯軸器:除了具有過載保護作用外,還有将機器電動機的帶載起動轉變為近似空載起動的作用。
  2:剛性聯軸器:剛性聯軸器不具有補償被聯兩軸軸線相對偏移的能力,也不具有緩沖減震性能;但結構簡單,價格便宜。隻有在載荷平穩,轉速穩定,能保證被聯兩軸軸線相對偏移極小的情況下,才可選用剛性聯軸器。
  3:撓性聯軸器:具有一定的補償被聯兩軸軸線相對偏移的能力,最大量随型号不同而異。
  無彈性元件的撓性聯軸器:承載能力大,但也不具有緩沖減震性能,在高速或轉速不穩定或經常正、反轉時,有沖擊噪聲。适用于低速、重載、轉速平穩的場合。
  非金屬彈性元件的撓性聯軸器 在轉速不平穩時有很好的緩沖減震性能;但由于非金屬(橡膠、尼龍等)彈性元件強度低、壽命短、承載能力小、不耐高溫和低溫,故适用于高速、輕載和常溫的場合 。
  金屬彈性元件的撓性聯軸器:除了具有較好的緩沖減震性能外,承載能力較大,适用于速度和載荷變化較大及高溫或低溫場合。
聯軸器的分類
   1.膜片型聯軸器

  單膜片聯軸器G8S,特性:大扭矩承載、高扭矩剛性和卓越靈敏度;免維護、超強抗油和耐腐蝕性;零回轉間隙;體積小巧的聯軸器,總長度短 ;不鏽鋼膜片補償角向軸向偏差 ;順時針與逆時針回轉特性完全相同 雙膜片聯軸器G8L,特性:雙膜片不鏽綱膜片容許偏角,偏心及軸向偏差;免維護、超強抗油和耐腐蝕性;零回轉間隙;體積小巧的聯軸器,總長度長 ;不鏽鋼膜片補償角向軸向偏差 ;順時針與逆時針回轉特性完全相同
2.齒式聯軸器
  GICL鼓型齒式聯軸器
  GICLZ鼓形齒式聯軸器
  GⅡCL鼓形齒式聯軸器
  GⅡCLZ鼓形齒式聯軸器
  GCLD鼓型齒式聯軸器
  TGL尼龍内齒圈聯軸器
  
3.輪胎式聯軸器
  UL 型輪胎式聯軸器
  LA 型輪胎式聯軸器
  LB 型輪胎式聯軸器
  DL 多角形橡膠聯軸器
  
4.星形彈性聯軸器
  XL 系列星形彈性聯軸器 
  LXD單法蘭星形聯軸器
  XLS雙法蘭型星形聯軸器
  LXZ帶制動輪星形聯軸器
  LXP帶制動盤型聯軸器
  LXT接中間套型聯軸器
  LXJ接中間軸星形聯軸器 
  LXQ接中間軸球鉸聯軸器
  
5.梅花形彈性聯軸器
  
  LM(原ML)梅花聯軸器
  LMS(原MLS)梅花聯軸器 
  LMD(原MLZ)梅花聯軸器
  LMZI(MLLI)梅花聯軸器 
  LMZⅡ(MLLⅡ)聯軸器
  
6.萬向聯軸器

  
7.芯型彈性聯軸器
  
聯軸器尺寸、安裝與維護
  聯軸器外形尺寸,即最大徑向和軸向尺寸,必須在機器設備允許的安裝空間以内。應選擇裝拆方便、不用維護、維護周期長或維護方便、更換易損件不用移動兩軸、對中調整容易的聯軸器。
  大型機器設備調整兩軸對中較困難,應選擇使用耐久和更換易損件方便的聯軸器。金屬彈性元性撓性聯軸器一般比非金屬彈性元件撓性聯軸器的使用壽命長。需密封潤滑和使用不耐久的聯軸器,必然增加維護工作量。對于長期連續運轉和經濟效益較高的場合,例如我國冶金企業的軋機傳動系統高速端,目前普遍采用的是齒式聯軸器,齒式聯軸器雖然理論上傳遞轉矩大,但必須在潤滑和密封良好的條件下才能耐久工作。且需經常檢查密封狀況,注潤滑油或潤滑脂,維護工作量大,增加了輔助工時,減少了有效工作時間,影響生産效益。國際上工業發達國家,已普通選用使用壽命長、不用潤滑和維護的膜片聯軸順取代鼓形齒式聯軸器,不僅提高了經濟效益,還可淨化工作環境。在軋機傳動系統選用我國研制的彈性活銷聯軸器和扇形塊彈性聯軸器,不僅具有膜片聯軸器的優點,而且緩沖減振效果好,價格更便宜。
聯軸器的工作環境
  
  聯軸器于各種不同主機産品配套使用,周圍的工作環境比較複雜,如溫度、濕度、水、蒸汽、粉塵、砂子、油、酸、堿、腐蝕介質、鹽水、輻射等狀況,是選擇聯軸器時必須考慮的重要因素之一。對于高溫、低溫、有油、酸、堿介質的工作質量,不宜選用以一般橡膠為彈性元件材料的撓性聯軸器,應選擇金屬彈性元件撓性聯軸器,例如膜片聯軸器、蛇形彈簧聯軸器等。
聯軸器的傳動精度
  小轉矩和以傳遞運動為主的軸系傳動,要求聯軸器具有較高的傳動精度,宜選用非金屬彈性元件的撓性聯軸器。大轉矩和傳遞動力的軸系傳動,對傳動精度變有要求,高轉速時,應避免選用金屬彈性元件彈性聯軸器和可動元件之間的間隙的撓性聯軸器,宜選用傳動精度高的膜片聯軸器。
聯軸器選用程序
  1、選用标準聯軸器。設計人員在選擇聯軸器時首先應在已經制定為國家标準、機械行業标準以及獲國家專利的聯軸器中選擇,隻有在現有标準聯軸器和專利聯軸器不能滿足設計需要時才需自己設計聯軸器。
  2、選擇聯軸器品種、型式
  了解聯軸器(尤其是撓性聯軸器)在傳動系統中的綜合功能,從傳動系統總體設計考慮,選擇聯軸器品種、型式。根據原動機類别和工作載荷類别、工作轉速、傳動精度、兩軸偏移狀況、溫度、濕度、工作環境等綜合因素選擇聯軸器的品種。根據配套主機的需要選擇聯軸器的結構型式,當聯軸器與制動器配套使用時,宜選擇帶制動輪或制動盤型式的聯軸器;需要過載保護時,宜選擇安全聯軸器;與法蘭聯接時,宜選擇法蘭式;長距離傳動,聯接的軸向尺寸較大時,宜選擇接中間軸型或接中間套型。
  3、聯軸器轉矩計算
  傳動系統中動力機的功率應大于工件機所需功率。根據動力機的功率和轉速可計算得到與動力機相聯接的高速端的理論短矩T;根據工況系數K及其他有關系數,可計算聯軸器的計算轉矩Tc,。聯軸器T與n成反比,因此低速端T大于高速端T。
  4、初選聯軸器型号
  根據計算轉矩Tc,從标準系列中可選定相近似的公稱轉矩Tn,選型時應滿足Tn≥Tc。初步選定聯軸器型号(規格),從标準中可查得聯軸器的許用轉速[n]和最大徑向尺寸D、軸向尺寸L0,就滿足聯軸器轉速n≤[n]。
  5、根據軸徑調整型号
  初步選定的聯軸器聯接尺寸,即軸孔直徑d和軸孔長度L,應符合主、從動端軸徑的要求,否則還要根據軸徑d調整聯軸器的規格。主、從動端軸徑不相同是普通現象,當轉矩、轉速相同,主、從動端軸徑不相同時,應按大軸徑選擇聯軸器型号。新設計的傳動系統中,應選擇符合GB/T3852中規定的七種軸孔型式,推薦采用J1型軸孔型式,以提高通用性和互換性,軸孔長度按聯軸器産品标準的規定。
  6、選擇聯接型式
  聯軸器聯接型式的選擇取決于主、從動端于軸的聯接型式,一般采用鍵聯接,為統一鍵聯接型式及代号,在GB/T3852中規定了七種鍵槽型式,四種無鍵聯接,用得較多的是A型鍵。
  7、選定聯軸器品種、式、規格(型号)
  根據動力機和聯軸器載荷類别、轉速、工作環境等綜合因素,選定聯軸器品種;根據聯軸器的配套、聯接情況等因素選定聯軸器型式;根據公稱轉矩、軸孔直徑與軸孔長度選定規格(型号)。為了保證軸和鍵的強度,在選定聯軸器型号(規格)後,應對軸和鍵強度做校核驗算,以最後确定聯軸器的型号。
聯軸器産品标準(通用)
  1、剛性聯軸器标準(1)BG/T 5843-1986 凸緣聯軸器(2)JB/T 7006-1993 平行軸聯軸器型式基本參數尺寸
  2、無彈性元件撓性聯軸器标準(1)JB/T 3241-1991 SWP型部分軸承座十字軸式萬向聯軸器(代替JB 3241-83)(2)JB/T 3242-1993 SWZ型整體軸承座十字軸式萬向聯軸器(代替JB 3242-83)(3)JB/T 5513-1991 SWC型整體叉頭十字軸式萬向聯軸器(4)JB/T 7341-1994 SWP、SWC型十字軸式萬向聯軸器 十字包型式與尺寸(5)JB/T 5901-1991 十字軸萬向聯軸器(6)GB/T 7549-1987 球籠式同步萬萬向聯軸器型式、基本參數和主要尺寸(7)BG/T 7550-1987 球籠式同步萬向聯軸器 試驗方式(8)JB/T 6140-1992 重型機械用球籠式同步萬向聯軸器(9)JB/T 6139-1992 球鉸式萬向聯軸器(10)JB/T 5514-1991 TGL鼓形齒式聯軸器(11)JB/T 7001-1993 WGP型帶制動盤鼓形齒式聯軸器型式、參數和尺寸(12)JB/T 7002-1993 WGC型帶制動盤鼓形齒式聯軸器型式、參數和尺寸(13)JB/T 7003-1993 WGZ型帶制動盤鼓形齒式聯軸器型式、參數和尺寸(14)JB/T 7004-1993 WGT型帶制動盤鼓形齒式聯軸器型式、參數和尺寸(15)JB/T 8854.1-1999 GCLD型鼓形齒式聯軸器(代替ZBJ 19013-89)(16)JB/T 8854.2-1999 GICL、GIICL型鼓形齒式聯軸器(代替ZBJ 19013-89)(17)JB/T 8854.3-1999 GICLZ、GIICLZ型鼓形齒式聯軸器(代替ZBJ 19014-89)(18)JB/T 8821-1998 WGJ型接中間軸鼓形齒式聯軸器(19)GB/T 6069-1985 滾子鍊聯軸器
  3、金屬彈性元件彈性聯軸器标準(1)GB/T 12922-1991 彈性阻尼簧片聯軸器(2)GB/T 14653-1993 撓性杆聯軸器(3)JB/T 9147-1999 膜片聯軸器(代替ZB/T J19022-90)(4)JB/T 8869-2000 蛇形彈簧聯軸器(代替ZB/T J19023-90)
  4、非金屬彈性元件彈性聯軸器标準(1)BG/T 2496-1996 彈性環聯軸器(代替GB 2496-81)(2)BG/T 4323-1984 彈性套柱銷聯軸器(3)BG/T 5014-1985 彈性柱銷聯軸器(4)BG/T 5015-1985 彈性柱銷齒式聯軸器(5)BG/T 5272-1985 梅花形彈性聯軸器(6)BG/T 5844-1986 輪胎式聯軸器(7)BG/T 10614-1989 芯型彈性聯軸器(8)JB/T 5511-1991 H型彈性塊聯軸器(9)JB/T 5512-1991 多角形橡膠聯軸器(10)JB/T 7849-1995 徑向彈性柱銷聯軸器(11)JB/T 7684-1955 LAK鞍形塊彈性聯軸器(12)JB/T 9148-1999 彈性塊聯軸器(代替ZBJ 19029-90)
  5、安全聯軸器标準(1)JB/T 5986-1992 鋼砂式安全聯軸器(2)JB/T 5987-1992 鋼球式安全聯軸器(3)JB/T 6139-1992 AMN内張摩擦式安全聯軸器(4)JB/T 7355-1994 AYL型液壓安全聯軸器(5)JB/T 7682-1995 蛇形彈簧安全聯軸器
聯軸器的選用因素
  聯軸器品種、型式、規格很多,在正确理解品種、型式、規格各自概念的基礎上,根據傳動系統的需要來選擇聯軸器,首先從已經制訂為标準的聯軸器中選擇,目前我國制訂為國标和行标的有十幾種,這些标準聯軸器絕大多數是通用聯軸器,每一種聯軸器都有各自的特點和适用範圍,基本能夠滿足多種工況的需要,一般情況下設計人員無需自行設計聯軸器,隻有在現有标準聯軸器不能滿足需要時才需自行設計聯軸器。标準聯軸器選購方便,價格比自行設計的非标準聯軸器要便宜很多。在衆多的标準聯軸器中,正确選擇适合自己需要的最佳聯軸器,關系到機械産品軸系傳動的工作性能、可靠性、使用壽命、振動、噪聲、節能、傳動效率、傳動精度、經濟性等一系列問題,也關系到機械産品的質量。
  設計人員在選用聯軸器時應立足于從軸系傳動系統的角度需要來選擇聯軸器,應避免單純的隻考慮主、從動端聯接選擇聯軸器。
  
(一)動力機的機械特性
  
  動力機到工作時之間,通過一個或數個不同品種或不同型式、規格的聯軸器将主、從動端聯接起來,形成軸系傳動系統。在機械傳動中,動力機不外乎電動機、内燃機和汽輪機。由于動力機工作原理和結構不同,其機械特性差别很大,有的運轉平穩,有的運轉時有沖擊,對傳動系統形成不等的影響。
  動力機的機械特性對整個傳動系統有一定的影響,不同類型的動力機,由于其機械特性不同,應選取相應的動力機系數KW,選擇适合于該系統的最佳聯軸器。動力機的類别是選擇聯軸器品種的基本因素;動力機的功率是确定聯軸器的規格大小的主要依據之一,與聯軸器轉矩成正比。
  固定的機械産品傳動系統中的動力機大都是電動機,運行的機械産品傳動系統(例如般舶、各種車輛等)中的動力機多為内燃機,當動力機為缸數不同的内燃機時,必須考慮扭振對傳動系統的影響,這種影響因素與内燃機的缸數、各缸是否正常工作有關。此時一般應選用彈性聯軸器,以調整軸系固有頻率,降低扭振振幅,從而減振、緩沖、保護傳動裝置部件,改善對中性能,提高輸出功率的穩定性。
  
(二)載荷類别

  
  由于結構和材料不同,用于各個機械産品傳動系統的聯軸器,其承載能力差異很大。載荷類别主要是針對工作機的工作載荷的沖擊、振動、正反轉、制動、頻繁啟動等原因而形成不同類别的載荷。為便于選用計算,将傳動系統的載荷分為四類。
  傳統系統的載荷類别是選擇聯軸器品種的基本依據。沖擊、振動和轉知變化較大的工作載荷,應選擇具有彈性元件的撓性聯軸器即彈性聯軸器,以緩沖、減振、補償軸線偏移,改善傳動系統工作性能。起動頻繁、正反轉、制動時的轉矩是正常平穩工作時轉矩的數倍,是超載工作,必然縮短聯軸器彈性元件使用壽命,聯軸器隻允許短時超載,一般短時超載不得超過公稱轉矩的2~3倍,即[Tmax]≥2~3Tn。
  低速重載工況應避免選用隻适用于中小功率的聯軸器,例如:彈性套柱銷聯軸器、芯型彈性聯軸器、多角形橡膠聯軸器、輪胎式聯軸器等;需控制過載安全保護的軸系,宜選用安全聯軸器;載荷變化較大的并有沖擊、振動的軸系,宜選擇具有彈性元件且緩沖和減振效果較好的彈性聯軸器。金屬彈性聯軸器承載能力高于非金屬彈性元件彈性聯軸器;彈性元件受擠壓的彈性聯軸器可靠性高于彈性元件受剪切的彈性聯軸器。
  
(三)聯軸器的許用轉速
  
  聯軸器的許用轉速範圍是根據聯軸器不同材料允許的線速度的最大外緣尺寸,經過計算而确定。不同材料和品種、規格的聯軸器許用轉速範圍不相同,改變聯軸器的材料可提高聯軸器許用轉速範圍,材料為鋼的許用轉速大于材料為鑄鐵的許用轉速。
  
(四)聯軸器所聯兩軸相對位移
  
  聯軸器所聯兩軸由于制造誤差、裝配誤差、安裝誤差、軸受載而産生和變形、基座變形、軸承磨損、溫度變化、部件之間的相對運動等多種因素而産生相對位移。一般情況下,兩軸相對位移是難以避免的,但不同工況條件下的軸系傳動所産生态平衡位移方向,即軸向、徑向角向以及位移量的大小有所不同。隻有撓性聯軸器才具有補償兩軸相對位移的性能,因此在實際應用中大量選擇撓性聯軸器。剛性聯軸器不具備補償性應用範圍受到限制,因此用量很少。角向位移較大的軸系傳動宜選用萬向聯軸器;有軸向竄動,并需控制軸向位移的軸系傳動,應選用膜片聯軸器;隻有對中精度很高的情況下才選用剛性聯軸器。
  
(五)聯軸器的傳動精度

    小轉矩和以傳遞運動為主的軸系傳動,要求聯軸器具有較高的傳動精度,宜選用金屬彈性元件的撓性聯軸器。大轉矩和傳遞動力的軸系傳動,對傳動精度亦有要求,高轉速時,應避免選用非金屬彈性元件彈性聯軸器和可動元件之間有間隙的撓性聯軸器,宜選用傳動精度高的膜片聯軸器。
  
(六)聯軸器尺寸、安裝與維護

    聯軸器外形尺寸,即最大徑向和軸向尺寸,必須在機器設備允許的安裝空間以内。間選擇裝拆方便、不用維護、維護周期長或維護方便、更換易損件不用移動兩軸、對中調整容易的聯軸器。
  大型機器設備調整兩軸對中較困難,應選擇使用耐久和更換易損件方便的聯軸器。金屬彈性元件撓性聯軸器一般比非金屬彈性元件撓性聯軸器使用壽命長。需密封潤滑和使用不耐久的聯軸器,必然增加維護工作量。對于長期連續運轉和經濟效益較高的場合,例如我國冶金企業的軋機傳動系統的高增端,目前普遍采用的上齒式聯軸器,齒式聯軸器雖然理論上傳遞轉矩大,但必須在潤滑和密封良好的條件下才能耐久工作,且需經常檢查密封狀況,注潤滑油,維護工作量大,增加了輔助工時,減少了有效工作時間,影響生産效益。
  
(七)工作環境

    聯軸器與各種不同主機産品配套作用,周圍的工作環境比較複雜。對于高溫、低溫、有油、酸、堿介質的工作環境,不宜選用以一般橡膠為彈性元件材料的撓性聯軸器,應選擇金屬彈性元件撓性聯軸器。 彈性柱銷齒式聯軸器由于運轉時柱銷的竄動,自身噪聲大,對于噪聲有嚴格要求的場合不應選用。
  
(八)聯軸器的制造、安裝、維護和成本

    在滿足便用性能的前提下,應選用裝拆方便、維護簡單、成本低的聯軸器。例如剛性聯軸器不但結構簡單,而且裝拆方便,可用于低速、剛性大的傳動軸。一般的非金屬彈性元件聯軸器(例如彈性套柱銷聯軸器、彈性柱銷聯軸器、梅花形彈性聯軸器等),由于具有良好的綜合能力,廣泛适用于一般的中、小功率傳動。
聯軸器的動力學簡介
  在選擇聯軸器時應根據選用者各自實際情況和要求,綜合考慮上述各種因素,從現有标準聯軸器中選取最适合自己需要的聯軸器品種、型式和規格。一般情況下現有的标準聯軸器基本可以滿足不同工況的需要。
  由于動力機的驅動轉矩及工作機的負載載矩不穩定,以及由傳動零件制造誤差引起的沖擊和零件不平衡離心慣性力引起的動載荷,使得傳動軸系在變載荷(周期性變載荷及非周期性沖擊載荷)下動行産生機械振動,這将影響機械的使用壽命和性能,破壞儀器、儀表的正常工作條件,并對軸系零件造成附加動應力,當總應力或交變應力分别超過允許限制時,會使零件産生破壞或疲勞破壞。在設計或選用傳遞轉矩和運動用的聯軸器時,應進行扭振分析和計算,其目的在于求擊軸系的固有頻率,以确定動力機的各階臨界轉速,從而算出扭振使軸系及傳動裝置産生的附加載荷和應力。必要時采用減振緩沖措施,其基本原理是合理的匹配系統的質量、剛度、阻尼及幹擾力的大小和頻率,使傳動裝置不在共振區的轉速範圍内運轉,或在運轉速度内範圍不出現強烈的共振現象。另一個行之有效的方法是在軸系中采用高柔度的彈性聯軸器,簡稱高彈(性)聯軸器,以降低軸系的固有頻率,并利用其阻尼特性減小扭振振幅。
聯軸器平衡等級
  (1)任意一個聯軸器組件的平衡等級是根據聯軸器的慣性主軸線與旋轉軸線之間重心位置偏心量的最大可能值的平方和方根值而決定的。其不平衡量以微米表示。 (2)對聯軸器組件的潛在不平衡因素前面作了介紹,确定各種類型聯軸器組件的平衡等級和計算平衡的各個步驟見計算示例。 (3)聯軸器平衡等級的标準分級表下表,在平衡面位置上慣性主軸線對旋轉軸線所産生的最大偏移以最大均方根微米表示,其數值是按AGMA方法計算的聯軸器平衡标準等級 聯軸器平衡等級 慣性主軸線在平衡面上的最大位移(均方根) 聯軸器平衡等級 慣性主軸線在平衡面上的最大位移(均方根)
  
聯軸器平衡等級
  
慣性主軸線在平衡面上的最大位移(均方根)
  
聯軸器平衡等級
  
慣性主軸線在平衡面上的最大位移(均方根)
  
4
  
>800
  
9
  
50
  
5
  
800
  
10
  
25
  
6
  
400
  
11
  
12
  
7
  
200
  
12
  
6
  
8
  
100
  

  

  
聯軸器的平衡問題
  聯軸器由于種種原因使其質心或慣性主軸與其加轉軸線不重合,在運轉時将産生不平衡離心慣性力、離心慣性偶力和動撓度(振型)的現象,稱為轉子的不平衡現象,這種不平衡現象必然引起軸系的振動,從而影響機器的正常工作和使用壽命,因而對其必須加以重視。不平衡的程度(不平衡量U)通常用轉子的質量m和質心到轉子回轉軸線距離r的乘積mr來表達,稱為質徑積。也有用單位質量的質徑積來表達的,稱為偏心距e(不是幾何意義上的偏心。)質徑積mr是一個與轉子質量有關的相對量,而偏心距e是一個與轉子質量無關的絕對量。前者比較直觀,常用于具體給定轉子的平衡操作,後者用于衡量轉子平衡的優劣或檢測平衡精度,聯軸器的平衡等級标準即按e來評定。對于撓性轉子則用振型偏心距(第n階振型)en=Un/mn,Un、mn分别為第n階振型和階模态質量。
  為了糾正或最大限度地減少聯軸器的不平衡量,應根據需要選擇适當的平衡等級,并在産品制造完成及在機器上安裝完成後,在聯軸器指定的平衡(校正)平面上,通過增加或減少适當質量的方法,使之達到平衡等級要求。這個工藝過程稱為平衡校正,簡稱平衡。
聯軸器所聯兩軸相對位移
  聯軸器所聯兩軸由于制造誤差、安裝誤差、軸受載而産生的變形、基座變形、軸承磨損、溫度變化(熱脹、冷縮)、部件之間的相對運動等多種因素而産生相對位移。一般情況下,兩軸相對位移是難以避免的,但不同工況條件下的軸系傳動所産生的位移方向,即軸向(x)、徑向(y)、角向(a)以及位移量的大小有所不同。隻有撓性聯軸器才具有補償兩軸相對位移的性能,因此在實際應用中大量選擇撓性聯軸器。剛性聯軸器不具備補償性能,應用範圍受到限制,因此用量很少。 [1]
  聯軸器的類型與特點
  聯軸器類型
  常用的精密聯軸器有:彈性聯軸器,膜片聯軸器,波紋管聯軸器,滑塊聯軸器,梅花聯軸器,剛性聯軸器。
  聯軸器特點
  1、彈性聯軸器
  (1)一體成型的金屬彈性體;
  (2)零回轉間隙、可同步運轉;
  (3)彈性作用補償徑向、角向和軸向偏差;
  (4)高扭矩剛性和卓越的靈敏度;
  (5)順時針和逆時針回轉特性完全相同;
  (6)免維護、抗油和耐腐蝕性;
  (7)有鋁合金和不鏽鋼材料供選擇;
  (8)固定方式主要有頂絲和夾緊兩種。
  2、膜片聯軸器
  (1)高剛性、高轉矩、低慣性;
  (2)采用環形或方形彈性不鏽剛片變形;
  (3)大扭矩承載,高扭矩剛性和卓越的靈敏度;
  (4)零回轉間隙、順時針和逆時針回轉特性相同;
  (5)免維護、超強抗油和耐腐蝕性;
  (6)雙不鏽鋼膜片可補償徑向、角向、軸向偏差,單膜片則不能補償徑向偏差。
  3、波紋管聯軸器
  (1)無齒隙、扭向剛性、連接可靠、耐腐蝕性、耐高溫;
  (2)免維護、超強抗油,波紋管形結構補償徑向、角向和軸向偏差,偏差存在的情況下也可保持等速作動;
  (3)順時針和逆進針回轉特性完全相同;
  (4)波紋管材質有磷青銅和不鏽鋼供選擇;
  (5)可适合用于精度和穩定性要求較高的系統。
  4、滑塊聯軸器
  (1)無齒隙的連接,用于小扭矩的測量傳動結構簡單;
  (2)使用方便、容易安裝、節省時間、尺寸範圍廣、轉動慣量小,便于目測檢查;
  (3)抗油腐蝕,可電氣絕緣,可供不同材料的滑塊彈性體選擇;
  (4)軸套和中間件之間的滑動能容許大徑向和角向偏差,中間件的特殊凸點設計産生支撐的作用,容許較大的角度偏差,不産生彎曲力矩,侃軸心負荷降至最低。
  5、梅花聯軸器
  (1)緊湊型、無齒隙,提供三種不同硬度彈性體;
  (2)可吸收振動,補償徑向和角向偏差;
  (3)結構簡單、方便維修、便于檢查;
  (4)免維護、抗油及電氣絕緣、工作溫度20℃-60℃;
  (5)梅花彈性體有四瓣、六瓣、八瓣和十瓣;
  (6)固定方式有頂絲,夾緊,鍵槽固定。
  6、剛性聯軸器
  (1)重量輕,超低慣性和高靈敏度;
  (2)免維護,超強抗油和耐腐蝕性;
  (3)無法容許偏心,使用時應讓軸盡量外露;
  (4)主體材質可選鋁合金/不鏽鋼;
  (5)固定方式有夾緊、頂絲固定。
  聯軸器主要用途(供參考)
  彈性聯軸器:适用于旋轉編碼器、步進電機;
  膜片聯軸器:适用于伺服電機、步進電機;
  波紋管聯軸器:适用于伺服電機;
  滑塊聯軸器:适用于普通微型電機;
  梅花聯軸器:适用于伺服電機、步進電機;
  剛性聯軸器:适用于伺服電機、步進電機。


窗體底端
 
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