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联轴器简介:

英文:coupling 用于连接不同结构中的两根轴(主动轴和从动轴)使之共同旋转以传递扭矩的传动件。在高速重载的动力传动中,有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用和保护主动轴。联轴器由两半部分组成,分别与主动轴和从动轴连接。一般动力机大都借助于联轴器与工作机相连接。

 联轴器

联轴器组成部分

联轴器由两半部分组成,分别与主动轴和从动轴联接。一般动力机大都借助于联轴器与工作机相联接。
联轴器种类繁多,按照被联接两轴的相对位置和位置的变动情况,可以分为:
①固定式联轴器。主要用于两轴要求严格对中并在工作中不发生相对位移的地方,结构一般较简单,容易制造,且两轴瞬时转速相同,主要有凸缘联轴器、套筒联轴器、夹壳联轴器等。
②可移式联轴器。主要用于两轴有偏斜或在工作中有相对位移的地方,根据补偿位移的方法又可分为刚性可移式联轴器和弹性可移式联轴器。
刚性可移式联轴器利用联轴器工作零件间构成的动联接具有某一方向或几个方向的活动度来补偿,如牙嵌联轴器(允许轴向位移)、十字沟槽联轴器(用来联接平行位移或角位移很小的两根轴)、万向联轴器(用于两轴有较大偏斜角或在工作中有较大角位移的地方)、齿轮联轴器(允许综合位移)、链条联轴器(允许有径向位移)等。
弹性可移式联轴器(简称弹性联轴器)利用弹性元件的弹性变形来补偿两轴的偏斜和位移,同时弹性元件也具有缓冲和减振性能,如蛇形弹簧联轴器、径向多层板簧联轴器、弹性圈栓销联轴器、尼龙栓销联轴器、橡胶套筒联轴器等。联轴器有些已经标准化。选择时先应根据工作要求选定合适的类型,然后按照轴的直径计算扭矩和转速,再从有关手册中查出适用的型号,最后对某些关键零件作必要的验算。

联轴器选择应用

1、主要用途
金属螺旋弹簧联轴器:适用于旋转编者按码器、步进马达、丝杆、产业机械厂。
腊片联轴器:适用于伺服马达、编码器、行星齿轮、蜗轮蜗杆、特大型或大螺距滚珠丝杆、混合机、造纸机械、机器人、泵等产业机械。
波纹管联轴器:适用于编码器、机床、定位系统、滚珠丝杆、分度盘、行星齿轮减速机。
十字型滑块联轴器:适用于多种场合,如转速计、编码器、丝杆、机术、产业机械等。
梅花型联轴器:适用于伺服系统、主轴传动、升降平台、机床传动、齿轮箱电机。
2、联轴器选择原则:
转矩 T : T ↑,选刚性联轴器、无弹性元件或有金属弹性元件的挠性联轴器; T 有冲击振动,选有弹性元件的挠性联轴器;
转速 n : n ↑,非金属弹性元件的挠性联轴器;
对中性:对中性好选刚性联轴器,需补偿时选挠性联轴器;
装拆:考虑装拆方便,选可直接径向移动的联轴器;
环境:若在高温下工作,不可选有非金属元件的联轴器;
成本:同等条件下,尽量选择价格低,维护简单的联轴器;
3、型号选择:
1)联轴器计算扭矩
式中:
TC-- 计算扭矩, N ﹒ m ;
T-- 理论(名义)扭矩, N ﹒ m ;
K-- 工作情况系数,见表 18-1 ;
 Pw-- 理论(名义)工作功率, kW ;
 n-- 工作转速, r/mm ;
2)确定联轴器型号  Τ c ≤ [ Τ ]
[T]-- 联轴器的公称扭矩、许用扭矩, N ﹒ m ;见机械设计手册。
校核最大转速    n ≤ [n]
[T]-- 联轴器的最大转速, r/min ;见机械设计手册。
3)协调轴孔结构及直径
机械设计手册中查出的联轴器一般有一轴径范围,必须满足。轴头结构一般有锥孔、圆柱孔和短圆柱孔三种,可根据工作要求选择。

联轴器固定方式

联轴器的固定方式:
1、紧固螺栓型:这种低成本类型是传统的固定方式。然而,螺栓的前端与端心直接接触,可能会造成轴心的损伤或拆卸困难。联轴器
2、夹持型:利用沉头螺栓拧紧的力量来使狭缝收缩,而将轴心紧紧夹持住。固定和拆卸方便,而且不会千成轴心的损坏。
3、分离型:分离型的特点是具有完全分开的轴套,联轴器可以不用移动装置而达到固定,拆卸的目的。
4、半分离型:这种类型一边为夹持型轴套,另一边则采用分离型轴套,先将一边轴心固定在夹持型轴套后,再将装置端的轴心安装聋作哑在分离型的轴套中。
5、键槽型:这种类型与紧固螺栓型一样,是最传统的固定方式,适合较高扭力矩的传动,为防止轴向移动,通常与紧固螺栓型,夹持型并用。
弹性联轴器可传递扭矩和回转角度,同时吸收轴的安装偏差。当安装偏差超过容许值时,可能会产生振动或导致联轴器的寿命缩短。因此要确保偏差的调整适当。

联轴器详细类别

联接主动轴和从动轴,使之共同旋转,以传递运动和扭矩的机械零件。在高速重载的动力传动中,有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。联轴器由两半部分组成,分别与主动轴、从动轴联接,并联接成一体。大多数动力机都依靠联轴器与工作机联接。联轴器类型很多,通常分刚性联轴器和弹性联轴器两类。选型时,应综合考虑联轴器的工况条件、特点、制造成本、安装和使用环境等因素。
1、安全联轴器 :在结构上的特点是,存在一个保险环节(如销钉可动联接等),其只能承受限定载荷。当实际载荷超过事前限定的载荷时,保险环节就发生变化,截断运动和动力的传递,从而保护机器的其余部分不致损坏,即起安全保护作用。 起动安全联轴器:除了具有过载保护作用外,还有将机器电动机的带载起动转变为近似空载起动的作用。
2、刚性联轴器:刚性联轴器不具有补偿被联两轴轴线相对偏移的能力,也不具有缓冲减震性能;但结构简单,价格便宜。只有在载荷平稳,转速稳定,能保证被联两轴轴线相对偏移极小的情况下,才可选用刚性联轴器。刚性联轴器  有固定式和可移式两种。
①固定式联轴器:有套筒联轴器、凸缘联轴器和夹壳联轴器等。刚性

联轴器固定式联轴器结构简单,制造容易,两轴瞬时转速相同,但要求所联两轴保持在同轴线上无相对位移,以免产生附加动载。其中,凸缘联轴器对中精确,刚性好,传递扭矩能力强。套筒联轴器径向尺寸和转动惯量都小,可用于起动频繁、速度常变的传动。夹壳联轴器常用于联接垂直安置的轴,装拆时轴无需作轴向移动。
②可移式联轴器:有齿轮联轴器、链条联轴器、十字滑块联轴器和万向联轴器等。刚性可移式联轴器可补偿两轴轴线的相对位移,从而改善工作状况。这种相对位移是在机器运转过程中因零件受载变形、机座下沉和热变形等而引起的。齿轮联轴器由齿数相等的内外齿轮和其他零件组成,两半部分间允许有综合位移,广泛用于高速、重载的机械传动。链条联轴器由装在两轴上的齿数相等的链轮和链条组成,允许有径向位移,结构简单,工作可靠,质量小,维护方便,但不宜用于高速和起动频繁的场合。十字滑块联轴器由中间滑块和两个带槽的半联轴器组成,允许有径向位移,用于转速较低的场合。万向联轴器用于轴线相交的两轴联接,两轴轴线夹角可达45°。如两轴线不重合,则当主动轴作等速旋转时从动轴的瞬时转速是变化的。利用两个万向联轴器和一根中间轴(中间轴的叉形件处在同一平面内,两轴与中间轴的夹角相等),就能获得两轴相同的瞬时转速。此外,尚有其他不同结构形式的同步万向联轴器,如球笼式同步万向联轴器。
3、挠性联轴器:具有一定的补偿被联两轴轴线相对偏移的能力,最大量随型号不同而异。
无弹性元件的挠性联轴器:承载能力大,但也不具有缓冲减震性能,在高速或转速不稳定或经常正、反转时,有冲击噪声。适用于低速、重载、转速平稳的场合。
非金属弹性元件的挠性联轴器 在转速不平稳时有很好的缓冲减震性能;但由于非金属(橡胶、尼龙等)弹性元件强度低、寿命短、承载能力小、不耐高温和低温,故适用于高速、轻载和常温的场合
金属弹性元件的挠性联轴器:除了具有较好的缓冲减震性能外,承载能力较大,适用于速度和载荷变化较大及高温或低温场合
4、弹性联轴器   联轴器靠弹性元件的弹性变形来补偿两轴轴线的相对位移,且有缓冲、减振性能(图2)。弹性联轴器是可移的。弹性元件的材料有金属和非金属两种。金属弹性元件强度高,承载能力大,弹性模量大而稳定,受温度影响小,但成本较高。使用金属弹性元件的联轴器有簧片联轴器、盘簧联轴器、卷簧联轴器等。簧片联轴器具有高弹性和良好的阻尼性能,适用于载荷变化大的大功率场合。盘簧联轴器由带状弹簧绕在两半联轴器的齿间构成,依靠不同的齿形可做成定刚度或变刚度的联轴器,后者适用于扭矩变化较大的两轴间的联接。
使用非金属弹性元件容易得到不同的刚度,内摩擦大,单位体积储存的变形能大,阻尼效果好,工作时无需润滑,重量轻,但强度较低,承载能力小,材料容易老化和磨损,寿命较短。使用橡胶、尼龙和聚氨酯等非金属弹性元件的联轴器有弹性圈柱销联轴器、轮胎联轴器、高弹性橡胶联轴器、橡胶套筒联轴器、橡胶板联轴器和尼龙柱销联轴器等。弹性圈柱销联轴器广泛用于载荷平稳、要求正反转或起动频繁的传动。轮胎联轴器用橡胶或橡胶织物制成轮胎作为弹性元件,扭转刚度小,缓冲减振能力强,适用于潮湿、多尘、冲击大、需要正反转和两轴相对位移较大的联接,在起重运输机械中应用较广。高弹性橡胶联轴器的橡胶体硫化在金属的内、外盘上成为组合环,通常成对配置,具有较高的弹性和良好的减振性能。橡胶套筒联轴器和橡胶板联轴器结构简单,易于制造,应用也很广泛。尼龙柱销联轴器与弹性圈柱销联轴器相似,但结构较简单,耐磨性和减振能力也较强。


联轴器 - 结构特点

联轴器类型
常用的精密联轴器有:弹性联轴器,膜片联轴器,波纹管联轴器,滑块联轴器,梅花联轴器,刚性联轴器。
联轴器特点
1、弹性联轴器
(1)一体成型的金属弹性体;
(2)零回转间隙、可同步运转;
(3)弹性作用补偿径向、角向和轴向偏差;
(4)高扭矩刚性和卓越的灵敏度;
(5)顺时针和逆时针回转特性完全相同;
(6)免维护、抗油和耐腐蚀性;
(7)有铝合金和不锈钢材料供选择;
(8)固定方式主要有顶丝和夹紧两种。
2、膜片联轴器
(1)高刚性、高转矩、低惯性;
(2)采用环形或方形弹性不锈刚片变形;
(3)大扭矩承载,高扭矩刚性和卓越的灵敏度;
(4)零回转间隙、顺时针和逆时针回转特性相同;
(5)免维护、超强抗油和耐腐蚀性;
(6)双不锈钢膜片可补偿径向、角向、轴向偏差,单膜片则不能补偿径向偏差。
3、波纹管联轴器
(1)无齿隙、扭向刚性、连接可靠、耐腐蚀性、耐高温;
(2)免维护、超强抗油,波纹管形结构补偿径向、角向和轴向偏差,偏差存在的情况下也可保持等速作动;
(3)顺时针和逆进针回转特性完全相同;
(4)波纹管材质有磷青铜和不锈钢供选择;
(5)可适合用于精度和稳定性要求较高的系统。
4、滑块联轴器
(1)无齿隙的连接,用于小扭矩的测量传动结构简单;
(2)使用方便、容易安装、节省时间、尺寸范围广、转动惯量小,便于目测检查;
(3)抗油腐蚀,可电气绝缘,可供不同材料的滑块弹性体选择;
(4)轴套和中间件之间的滑动能容许大径向和角向偏差,中间件的特殊凸点设计产生支撑的作用,容许较大的角度偏差,不产生弯曲力矩,侃轴心负荷降至最低。
5、梅花联轴器
(1)紧凑型、无齿隙,提供三种不同硬度弹性体;
(2)可吸收振动,补偿径向和角向偏差;
(3)结构简单、方便维修、便于检查;
(4)免维护、抗油及电气绝缘、工作温度20℃-60℃;
(5)梅花弹性体有四瓣、六瓣、八瓣和十瓣;
(6)固定方式有顶丝,夹紧,键槽固定。
6、刚性联轴器
(1)重量轻,超低惯性和高灵敏度;
(2)免维护,超强抗油和耐腐蚀性;
(3)无法容许偏心,使用时应让轴尽量外露;
(4)主体材质可选铝合金/不锈钢;
(5)固定方式有夹紧、顶丝固定。

选择联轴器应考虑的因素

1、动力机的类别是选择联轴器品种的基本因素;动力机的功率是确定联轴器的规格大小的主要依据之一,与联轴器转矩成正比。动力机到工作之间通过一个或数个不同品种或不同型式、规格的联轴器将主、从动端起来,形成轴系传动系统。在机械传动中,动力机不外乎电动机、内燃机和汽轮机。由于动力机工作原理和结构的不同,其机械特性差别很大,有的运转平稳,有的运转时有冲击,对传动系统形成不等的影响。根据动力机的机械特性,应选取相应的动力机系数KW,选择适合于该系统的最佳联轴器。
  2、传动系统的载荷类别是选择联轴器品种的基本依据。冲击、振动和转矩变化较大的工作载荷,应选择具有弹性元件的挠性联轴器即弹性联轴器,以缓冲、减振、补偿轴线偏移,改善传动系统工作性能。启动频繁,、正反转、制动时的转矩是正常平衡工作时转矩的数倍,是超载工作,必然缩短联轴器弹性元件使用寿命,联轴器只允许短间超载,一般短时间载不得超过公称转矩的2~3倍,即[Tmax]≥2~3Tn。

尽寸、安装与维护

联轴器外形尺寸,即最大径向和轴向尺寸,必须在机器设备允许的安装空间以内。应选择装拆方便、不用维护、维护周期长或维护方便、更换易损件不用移动两轴、对中调整容易的联轴器。
  大型机器设备调整两轴对中较困难,应选择使用耐久和更换易损件方便的联轴器。金属弹性元性挠性联轴器一般比非金属弹性元件挠性联轴器的使用寿命长。需密封润滑和使用不耐久的联轴器,必然增加维护工作量。对于长期连续运转和经济效益较高的场合,例如我国冶金企业的轧机传动系统高速端,目前普遍采用的是齿式联轴器,齿式联轴器虽然理论上传递转矩大,但必须在润滑和密封良好的条件下才能耐久工作。且需经常检查密封状况,注润滑油或润滑脂,维护工作量大,增加了辅助工时,减少了有效工作时间,影响生产效益。国际上工业发达国家,已普通选用使用寿命长、不用润滑和维护的膜片联轴顺取代鼓形齿式联轴器,不仅提高了经济效益,还可净化工作环境。在轧机传动系统选用我国研制的弹性活销联轴器和扇形块弹性联轴器,不仅具有膜片联轴器的优点,而且缓冲减振效果好,价格更便宜。

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