聯軸器的用途應用
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,從現有標準聯軸器中選取最適合自己需要的聯軸器品種、型式和規格。壹般情況下現有的標準聯軸器基本可以滿足不同工況的需要。
由於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)下動行產生機械振動,這將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,並對軸系零件造成附加動應力,當總應力或交變應力分別超過允許限制時,會使零件產生破壞或疲勞破壞。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,其目的在於求擊軸系的固有頻率,以確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產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***振區的轉速範圍內運轉,或在運轉速度內範圍不出現強烈的***振現象。另壹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,並利用其阻尼特性減小扭振振幅。 聯軸器品種、型式、規格很多,在正確理解品種、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,首先從已經制訂為標準的聯軸器中選擇,目前我國制訂為國標和行標的有十幾種,這些標準聯軸器絕大多數是通用聯軸器,每壹種聯軸器都有各自的特點和適用範圍,基本能夠滿足多種工況的需要,壹般情況下設計人員無需自行設計聯軸器,只有在現有標準聯軸器不能滿足需要時才需自行設計聯軸器。標準聯軸器選購方便,價格比自行設計的非標準聯軸器要便宜很多。在眾多的標準聯軸器中,正確選擇適合自己需要的最佳聯軸器,關系到機械產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、經濟性等壹系列問題,也關系到機械產品的質量。
設計人員在選用聯軸器時應立足於從軸系傳動系統的角度需要來選擇聯軸器,應避免單純的只考慮主、從動端聯接選擇聯軸器。
動力機的機械特性
動力機到工作時之間,通過壹個或數個不同品種或不同型式、規格的聯軸器將主、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、內燃機和汽輪機。由於動力機工作原理和結構不同,其機械特性差別很大,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壹定的影響,不同類型的動力機,由於其機械特性不同,應選取相應的動力機系數KW,選擇適合於該系統的最佳聯軸器。動力機的類別是選擇聯軸器品種的基本因素;動力機的功率是確定聯軸器的規格大小的主要依據之壹,與聯軸器轉矩成正比。
固定的機械產品傳動系統中的動力機大都是電動機,運行的機械產品傳動系統(例如般舶、各種車輛等)中的動力機多為內燃機,當動力機為缸數不同的內燃機時,必須考慮扭振對傳動系統的影響,這種影響因素與內燃機的缸數、各缸是否正常工作有關。此時壹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。
載荷類別
由於結構和材料不同,用於各個機械產品傳動系統的聯軸器,其承載能力差異很大。載荷類別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別的載荷。為便於選用計算,將傳動系統的載荷分為四類。
傳統系統的載荷類別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,聯軸器只允許短時超載,壹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只適用於中小功率的聯軸器,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;載荷變化較大的並有沖擊、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於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於彈性元件受剪切的彈性聯軸器。
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,經過計算而確定。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於材料為鑄鐵的許用轉速。
所聯兩軸相對位移
聯軸器所聯兩軸由於制造誤差、裝配誤差、安裝誤差、軸受載而產生和變形、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產生相對位移。壹般情況下,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產生態平衡位移方向,即軸向、徑向角向以及位移量的大小有所不同。只有撓性聯 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,並需控制軸向位移的軸系傳動,應選用膜片聯軸器;只有對中精度很高的情況下才選用剛性聯軸器。
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。
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內。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壹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。對於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,註潤滑油,維護工作量大,增加了輔助工時,減少了有效工作時間,影響生產效益。
工作環境
聯軸器與各種不同主機產品配套作用,周圍的工作環境比較復雜。對於高溫、低溫、有油、酸、堿介質的工作環境,不宜選用以壹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於運轉時柱銷的竄動,自身噪聲大,對於噪聲有嚴格要求的場合不應選用。
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,可用於低速、剛性大的傳動軸。壹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),由於具有良好的綜合能力,廣泛適用於壹般的中、小功率傳動。 選用標準
設計人員在選 擇聯軸器時首先應在已 經制定為國家標準、機械行業標準以及獲國家 專利的聯軸器中 選擇,只有在現有標準聯 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。
選擇品種
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。根據原動機類別和工作載荷類別、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。
轉矩計算
傳動系統中動力機的功率應大於工件機所需功率。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大於高速端T。
初選型號
根據計算轉矩Tc,從標準 系列中可選定相近似的公稱轉矩Tn,選型時應滿足Tn≥Tc。初步選定聯軸器型號(規格),從標準中可查得聯軸器 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]。
調整型號
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 擇聯軸器型號。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 器產品標準的規定。
聯接型式
聯軸器聯接型式的選擇取決於主、從動端與軸的聯接型式,壹般采用鍵聯接,為統壹鍵聯 接型式及代號,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。
選定品種
根據動力機和聯 軸器載荷類別、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(型號)。為了保證軸和鍵的強度,在選定聯軸器型號(規格)後,應對軸和鍵強度做校核驗算,以最後確定聯軸器的型號。 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內。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。金屬彈性元件撓性聯軸器壹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。對於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,註潤滑油或潤滑脂,維護工作量大,增加了輔助工時,減少了有效工作時間,影響生產效益。國際上工業發達國家,已普遍選用使用壽命長、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,還可凈化工作環境。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。 十字滑塊式
最高圓周速度約30m/s,用2號潤滑脂潤滑,中間滑塊的曠地空閑裝滿脂,換脂周期1000小時,適合采用球軸承脂。最高圓周速度約30m/s,用N220齒輪油潤滑,中間滑塊的曠地空閑裝滿油,換油周期1000小時,有時采用浸滿油的毛氈墊。
盤式彈簧
最高圓周速度約60m/s,用2號或3號潤滑脂潤滑,用量為裝滿聯軸器,換脂周期12個月,對密封要求不嚴;最高圓 周速度約150m/s,用N150、N220齒輪油潤滑,要求有 足夠的流量,沿軸向連續地通過聯軸器。
彈簧片式
最高圓周速度約30m/s,用1號潤滑脂潤滑,用量為裝滿聯軸器,換脂周期1000小時,對密封要求不嚴。
聯軸器新型號,聯軸器舊型號
1.聯軸器命名的原則
a 聯軸器名稱要有科學性、準確性;
b 聯軸器名稱應簡短易記;
c 按聯軸器的結構特點命名,但要與現有其它類似聯軸器有所區別;
d 按聯軸器中具有特征的主要零件(形狀、特點等)命名;
e 按聯軸器中主要零件特殊材料命名;
f 按傳統習慣命名;
g 按上述綜合因素命名;
h聯軸器品種名稱不得重復是聯軸器命名最基本的原則。
2.聯軸器型號
聯軸器的型號由組別代號、品種代號、型式代號、規格代號組成。
聯軸器的組別代號、品種代號、型式代號,取其名稱的第壹漢語拼音字母代號,如有重復時,則取第二個字母,或名稱中第二、三個字母的第壹、第二漢語拼音字母,或選其名稱中具有特點字的第壹、第二漢語拼音字母,以在同壹組別、品種、型式中相互之間不得重復為原則。
聯軸器的主參數為公稱轉矩Tn,單位為N·m。公稱轉矩系列順序號,為聯軸器規格代號。 類別 組別 品種 型式 規格 名稱 型號 名稱 代號 名稱 代號 名稱 代號 新 舊 剛性聯軸器 G 凸緣式 Y 基本型 18 凸緣聯軸器 GY YL 有對中榫型 D 18 有對中榫凸緣聯軸器 GYD YKD 套筒式 T 套筒聯軸器 GT 夾殼式 J 基本型夾殼聯軸器 GJ 立式 L 立式夾殼聯軸器 GJN 徑向鍵式 N 徑向鍵凸緣聯軸器 GN GT 平行軸式 P 滾動軸承型 G 15 滾動軸承平行軸聯軸器 GPG PLG 滑動軸承型 H 15 滑動軸承平行軸聯軸器 GPH PLH 撓性聯軸器 無 彈 性 元 件 撓 性 聯 軸 器 W 滑塊式 H10 滑塊聯軸器 WH HL 鼓形齒式 G 基本型 30/24 鼓形齒聯軸器 WG 雙面分體式 S 雙面鼓形齒聯軸器 WGS 單面分體式 D 30/25 單面鼓形齒聯軸器 WGD 接中間軸式 J 30/25 接中間軸鼓形齒聯軸器 WGJ 接中間套式 T 24 接中間套鼓形齒聯軸器 WGT 垂直安裝式 S 14 垂直安裝鼓形齒聯軸器 WGS 帶制動輪式 Z 14 帶制動輪鼓形齒聯軸器 WGZ 帶制動盤式 P 14 帶制動盤鼓形齒聯軸器 WGP 直齒式 C 直齒聯軸器 WC 滾子鏈 Z 雙排鏈 15 滾子鏈聯軸器 WZ GL 單排鏈 D 單排鏈聯軸器 WZD 齒形鏈式 L 齒形鏈聯軸器 WL 套筒鏈式 T 套筒鏈聯軸器 WT 十字軸式 S 整體叉頭型 C 11~13 整體叉頭十字軸萬向聯軸器 WSC SWC 部分軸承座型 P 14 部分軸承座十字軸萬向聯軸器 WSP SWP 整體軸承座型 Z 11 整體軸承座十字軸萬向聯軸器 WSZ SWZ 小型 8 十字軸萬向聯軸器 WS 球籠式 Q 基本型 9 球籠萬向聯軸器 WQ QWL 大傾角型 D 7 大傾角球籠萬向聯軸器 WQD QWLZ 球叉式 A 球叉萬向聯軸器 WA 凸塊式 K 凸塊萬向聯軸器 WK 三球銷式 U 三球銷萬向聯軸器 WU 三銷式 N 三銷萬向聯軸器 WN 鉸桿式 G 鉸桿萬向聯軸器 WG 球鉸式 M 球鉸萬向聯軸器 WM 球鉸柱塞式 B 球鉸柱塞萬向聯軸器 WB 鋼球式 E 鋼球聯軸器 WE 三叉桿式 D 三叉桿萬向聯軸器 WD 球面滾子式 J 基本型 17 球面滾子聯軸器 WJ WJ A型 A 16 A型球面滾子聯軸器 WJA WJA 非 金 屬 彈 性 元 件 撓 性 聯 軸 器 L 輪胎式 U 帶骨架型 18 輪胎式聯軸器 LU UL 整體型 N 整體輪胎式聯軸器 LUN 開口型 K 開口輪胎式聯軸器 LYK 彈性套柱銷式 T 基本型 13 彈性套柱銷聯軸器 LT TL 帶制動輪型 Z 9 帶制動輪彈性套柱銷聯軸器 LTZ TLL 彈性柱銷式 H 基本型 14 彈性柱銷聯軸器 LH HL 帶制動輪型 Z 15 帶制動輪彈性柱銷聯軸器 LHZ HLL 彈性柱銷齒式 Z 基本型 23 彈性柱銷齒式聯軸器 LZ ZL 圓錐軸孔型 D 13 圓錐軸孔彈性柱銷齒林聯軸器 LZD ZLD 接中間軸型 J 23 接中間軸彈性柱銷齒式聯軸器 LZJ ZLZ 帶制動輪型 Z 9 帶制動輪彈性柱銷齒式聯軸器 LZZ ZLL 梅花形 基本型 14 梅花形彈性聯軸器 LM ML 單法蘭型 D 14 單法蘭梅花彈性聯軸器 LMD MLZ 雙法蘭型 S 14 雙法蘭梅花彈性聯軸器 LMS MLS 分體式制動輪型 ZⅠ 13 分體式制動輪梅花型彈性聯軸器 LMZI MLL-I 整體式制動輪型 ZⅡ 13 整體式制動輪梅花型彈性聯軸器 LMZⅡ MLL-Ⅱ 凹型環式 A 凹型環式聯軸器 LA 彈性套筒式 G 彈性套筒聯軸器 LG 彈性板式 B 彈性板聯軸器 LB 多角式 D11 多角形彈性聯軸器 LD 芯型 N 基本型 14 芯型彈性聯軸器 LN NL 雙法蘭型 S 14 雙法蘭芯型彈性聯軸器 LNS NLS 彈性環 X16 橡膠金屬環聯軸器 LX H型彈性塊 R 基本型 A/B 13/19 H型彈性塊聯軸器 LR HTLA 接中間軸型 J 10 接中間軸H型彈性塊聯軸器 LRJ HTLE 帶制動輪型 Z 7/9 帶制動輪H型彈性塊聯軸器 LRZ 牙嵌式
最高圓周速度約150m/s,用N150、N220齒輪油潤滑,要求有足夠的流量,沿軸向連續地通過聯軸器,無密封。 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。
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→用於低速傳動
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。
安全聯軸器
在結構上的特點是,存在壹個保險環節(如銷釘可動聯接等),其只能承受限定載荷。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,從而保護機器的其余部分不致損壞,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,還有將機器電動機的帶載起動轉變為近似空載起動的作用。
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。只有在載荷平穩,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。
撓性聯軸器
具有壹定的補償被聯兩軸軸線相對偏移的能力,最大量隨型號不同而異。
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。適用於低速、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;但由於非金屬(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,故適用於高速、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,適用於速度和載荷變化較大及高溫或低溫場合。