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机械设计

联轴器的种类和特性

时间:2013-08-03 20:38:42   作者:未知   来源:网络文摘   阅读:928   评论:0

  联轴器所联接的两轴,由于制造及安装误差,承载后的变形以及温度变化的影响等,往往不能保证严格的对中,而是存在着某种程度的相对位移,如下图<联轴器所联两轴的相对位移>所示。这就要求设计联轴器时,要从结构上采取各种不同的措施,使之具有适应--定范围的相对位移的性能。

联轴器的种类和特性

联轴器所联两轴的相对位移

  根据对各种相对位移有无补偿能力(即能否在发生相对位移条件下保持联接的功能),联轴器可分为刚性联轴器(无补偿能力)和挠性联轴器(有补偿能力)两大类。挠性联轴器又可按是否具有弹性元件分为无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器两个类别。挠性联轴器因具有挠性,故可在不同程度上补偿两轴间某种相对位移。

(一) 刚性联轴器  
  这类联轴器有套筒式、夹壳式和凸缘式等。这里只介绍较为常用的凸缘联轴器。

  凸缘联轴器是把两个带有凸缘的半联轴器用键分别与两轴联接,然后用螺栓把两个半联轴器联成一体,以传递运动和转矩(右图<凸缘联轴器>)。这种联轴器有两种主要的结构型式:右 图<凸缘联轴器a>是普通的凸缘联轴器,通常是靠铰制孔用螺栓来实现两轴对中;右图<凸缘联轴器b>是有对中榫的凸缘联轴器,靠一个半联轴器上的凸肩与另一个半联轴器上的凹槽相配合而对中。联接两个半联轴器的螺栓可以采用A级或B级的普通螺栓,此时螺栓杆与钉孔壁间存在间隙,转矩靠半联轴器接合面的摩擦力矩来传递(右图<凸缘联轴器b>);也可采用铰制孔用螺栓,此时螺栓杆与钉孔为过渡配合,靠螺栓杆承受挤压与剪切来传递转矩(右图 <凸缘联轴器a>)。为了运行安全,凸缘联轴器可作成带防护边的(图<凸缘联轴器c>)。

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图<凸缘联轴器>

  凸缘联轴器的材料可用灰铸铁或碳钢,重载时或圆周速度大于30m/s时应用铸钢或锻钢。
  由于凸缘联轴器属于刚性联轴器,对所联两轴间的相对位移缺乏补偿能力,故对两轴对中性的要求很高。当两轴有相对位移存在时,就会在机件内引起附加载荷,使工作情况恶化,这是它的主要缺点。但由于构造简单、成本低、可传递较大转矩,故当转速低、无冲击、轴的刚性大、对中性较好时亦常采用。

(二) 挠性联轴器

 l.无弹性元件的挠性联轴器

  这类联轴器因具有挠性,故可补偿两轴的相对位移。但因无弹性元件,故不能缓冲减振。常用的有以下几种:

 1)十字滑块联轴器
  十字滑块联轴器由两个在端面上开有凹槽的半联轴器1、3,和一个两面带有凸牙的中间盘2所组成。凹凸牙可在凹槽中滑动,故可补偿安装及运转时两轴间的相对位移。

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图<十字滑块联轴器>

  这种联轴器零件的材料可用45号钢,工作表面须进行热处理,以提高其硬度;要求较低时也可用Q275钢,不进行热处理。为了减少摩擦及磨损,使用时应从中间盘的油孔中注油进行润滑。因为半联轴器与中间盘组成移动副,不能发生相对转动。故主动轴与从动轴的角速度应相等。在两轴间有相对位移的情况下工作时,中间盘会产生很大的离心力,从而增大动载荷及磨损。因此选用时应注意其工作转速不得大于规定值。
  这种联轴器一般用于转速n<250r/min,轴的刚度较大,且无剧烈冲击处。效率η=1-(3~5)fy/d,这里f为摩擦系数,一般取为0.12~0.25;y为两轴间径向位移量,mm;d为轴径,mm。

2)滑块联轴器

  如右图<滑块联轴器>所示,这种联轴器与十字滑块联轴器相似,只是两半联轴器上的沟槽很宽,并把原来的中间盘改为两面不带凸牙的方形滑块,且通常用夹布胶木制成。由于中间滑块的质量减小,又具有弹性,故允许较高的极限转速。中间滑块也可用尼龙6制成,并在配制时加入少量的石墨或二硫化钼,以便在使用时可以自行润滑。

  这种联轴器结构简单,尺寸紧凑,适用于小功率、高转速而无剧烈冲击处。

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图<滑块联轴器>

3)十字轴式万向联轴器

  如右图<十字轴式万向联轴器a>所示,它由两个叉形接头1、3,一个中间联接件2和轴销4(包括销套及铆钉)、5所组成;轴销4与5互相垂直配置并分别把两个叉形接头与中间件2联接起来。这样,就构成了一个可动的联接。这种联轴器可以允许两轴间有较大的夹角(夹角α最大可达35°~45°),而且在机器运转时,夹角发生改变仍可正常传动;但当过大时,传动效率会显著降低。

  这种联轴器的缺点是:当主动轴角速度ω1为常数时,从动轴的角速度 并不是常数,而是在一定范围内(ω1cosα≤ω3≤ω1/cosα)变化,因而在传动中将产生附加动载荷。为了改善这种情况,常将十字轴式万向联轴器成对使用(右图<十字轴式万向联轴器b>),但应注意安装时必须保证轴、 轴与中间轴之间的夹角相等,并且中间轴的两端的叉形接头应在同一平面内(右图<双万向联轴器>)。只有这种双万向联轴器才可以得到ω3 =ω1

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图<十字轴式万向联轴器>

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图<双万向联轴器>

4)齿式联轴器
  齿式联轴器由两个带有内齿及凸缘的外套筒3和两个带有外齿的内套筒1所组成。两个内套筒1分别用键与两轴联接,两个外套简3用螺栓5联成一体,依靠内外齿相啮合以传递转矩。由于外齿的齿顶制成椭球面,且保证与内齿啮合后具有适当的顶隙和侧隙,故在传动时,套筒1可有轴向和径向位移以及角位移(下图<齿式联轴器b>)。又为了减少磨损,可由油孔4注入润滑油,并在套筒1和3之间装有密封圈6,以防止润滑油泄漏。

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  齿式联轴器中,所用齿轮的齿廓曲线为渐开线,啮合角为20°,齿数一般为30~80,材料一般用45号钢或ZG310-570。这类联轴器能传递很大的转矩,并允许有较大的偏移量,安装精度要求不高;但质量较大,成本较高,在重型机械中广泛应用。

5)滚子链联轴器

  下图为滚子链联轴器。这种联轴器是利用一条公用的双排链条2同时与两个齿数相同的并列链轮啮合来实现两半联轴器1与4的联接。为了改善润滑条件并防止污染,一般都将联轴器密封在罩壳3内。
  滚子链联轴器的特点是结构简单,尺寸紧凑,质量小,装拆方便,维修容易、价廉并具有一定的补偿性能和缓冲性能,但因链条的套筒与其相配件间存在间隙,不宜用于逆向传动和起动频繁或立轴传动。同时由于受离心力影响也不宜用于高速传动。

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