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弹性联轴器的运行情况与应用范围

2021-01-02 17:15:28

【一】、弹性联轴器的运行情况
星形弹性联轴器是用来改变轴系的运行情况,调整传动装置轴系扭转振动特性,补偿振动、冲击所引起的主、从动机轴线位移,并不间断地传递转矩和运动的一种扭转弹性复合橡胶联轴器装置。它具有很高的弹性和的阻尼,能补偿连接机构的轴向位移、径向位移和角度的角位移,并能够较好地解决轴系的扭振问题,起到缓冲减振和降低噪声等作用。广泛用于船舶、重型汽车等行业的柴油机动力装置及具有较大干扰力矩的传动装置轴系中,实现减振降噪的目的,并起到保护主、从动机和提高整个传动装置运行性的作用。
弹性元件是弹性联轴器的关键部件,其可以吸收能量实现衰减振动、缓和冲击;同时其高弹性低刚度的物理性能可以帮助实现位移补偿和大幅度调节传动装置的固有频率,达到避免共振和降低结构噪声的目的。所以,弹性元件的发展在很大程度上决定了弹性联轴器的发展。
目前,弹性联轴器按弹性元件分类,主要金属弹性元件弹性联轴器和非金属弹性元件弹性联轴器两大类。
金属弹性元件弹性联轴器主要有膜片联轴器、蛇形弹簧联轴器等,其共同的特点是疲劳,承载能力大,性好,使用寿命长,性能稳定,动力性能容易控制,但制造要求严格,成本较高。
非金属弹性元件弹性联轴器主要有弹性套柱销联轴器、梅花形弹性联轴器、轮胎式联轴器等,其共同的特点是质量小,容易成型,内摩擦大,阻尼性能好,单位体积储存的变性能多,无机械摩擦切无需润滑,但强度低,耐高、低温性能差。
弹性元件是弹性联轴器中关键的零部件,它在受载时能产生显著的弹性变形,一方面起着补偿所连两轴间相对位移的作用,其次可以通过储存弹性变形达到缓冲作用,其三可以通过改变联轴器的结构刚度,来调节系统的固有频率,以减轻振动避开共振。因此,要设计出一个传动性能优良的弹性联轴器,关键在于设计好其中的弹性元件。
为了适应各类机器的工作要求,联轴器的改进和发展一直受到人们的重视。
在中小转矩和环境比较恶劣的条件下,我们多的是采用非金属弹性元件的弹性联轴器。常用的非金属弹性元件有橡胶弹性元件和工程塑料弹性元件,而橡胶弹性元件应用较为广泛。
因此,本课题旨在紧密结合国民经济和社会发展的需求,瞄准机械工程及相关技术的发展前沿,针对目前传统联轴器普遍存在的缺陷,开展了基于新型工程复合材料具有传动噪声低、减振效果好、补偿位移大及使用寿命长等优点,能改进现有弹性联轴器输出扭矩不均匀而造成轴系扭转振动,以及弹性体容易发生疲劳破坏等缺点的新型的橡胶弹性元件联轴器。并将其推广应用到各类机械、船舶、石油、化工、矿山及有关武器装备,从根本上解决动力传动系统中所出现的一系列问题。
【二】、弹性联轴器的应用范围
目前市场上广泛使用的梅花型弹性联轴器产品己经出现了很多的问题,由于弹性联轴器的弹性元件是通过橡胶硫化而成的,橡胶本身的材料特性,在程度上限制了弹性联轴器的应用范围。
(1)传导热量性能差。由于弹性联轴器在传递转矩和运动的过程中,功率不是传递的,肯定会有的功率损耗,而功率损耗的原因很大情况是由于振动导致的,并且这些功率损耗很大一部分转化为热量,由于橡胶传导热量的性能比较差,热量在橡胶元件内部无法散发出来,从而导致弹性联轴器橡胶元件温度升高,致使橡胶的强度降低,在工作中很容易发生损坏。在弹性联轴器橡胶元件的故障中很大程度都是由于橡胶元件温度过高而导致的破坏。
(2)工作环境要求过高。弹性联轴器在正常工作情况下,其环境温度一般为一5~55℃,温度过高和过低都会对橡胶弹性元件的性能产生重要的影响,很大程度上限制了弹性联轴器的应用范围。并且在弹性联轴器的附近不允许有焊接作用,防止有油污弄到橡胶表面,需要有专门的防护罩安装在弹性联轴器的外围,起着通风和保护的作用。
(3)使用时间较短。由于机械传动系统在传递运动和转矩过程中,会存在的变动转矩。在变动转矩的作用下会产生交变应力,当橡胶的内部或者表面有裂纹、气孔等橡胶硫化缺陷时,很容易由于交变应力的作用发生疲劳损坏。
(4)蚀能力差。由于弹性联轴器的应用场合决定其工作环境比较差,工作环境中经常会遇到油污、溶剂等情况,虽然一般都是有保护罩,但难免会有一些弄到橡胶的表面,从而导致橡胶的老化。
(5)工艺性较差。硫化橡胶制品是一种高产品,硫化橡胶的好坏反映了一种企业或者一个化工技术的高低。橡胶配方的技术和橡胶的硫化粘结是化工技术的体现,橡胶模具的设计反映了机械加工工艺的程度。橡胶弹性元件的损坏的深层次原因是橡胶化工工艺技术较低。提升橡胶工艺性是提高橡胶弹性元件综合性能的关键措施。弹性联轴器的主要作用弹性联轴器的主要作用是改变和优化轴向的振动频率、减小振动的幅值、对整个轴向进行位移补偿。弹性联轴器所具有的动态特性对于整个轴系系统非常关键。而弹性联轴器的动态特性主要由橡胶弹性元件的动态特性决定,橡胶元件动态性能的好坏直接影响到弹性联轴器的工作性能。如果橡胶元件动态性能不好,会影响整个轴系的工作,有甚者会导致柴油机的损坏。许多生产实践中高弹性橡胶联轴器的损坏,均是由于橡胶元件发生了损坏,导致弹性联轴器的失效。
因此,我们要展开对弹性联轴器橡胶元件动态性能参数的研究工作,而动态径向刚度是橡胶元件动态性能的重要参数之一。动态径向刚度是进行振动分析的重要参数。因此,开展对弹性联轴器橡胶元件动态径向刚度计算方法研究具有重要的意义。同时,弹性联轴器橡胶元件动态径向刚度的研究对于弹性联轴器的合理选型及结构优化设计等都具有的指导意义。由于对弹性联轴器橡胶元件的研究往往多地关注于其轴向刚度和扭转刚度,而对其动态径向刚度研究较少,因此对于弹性联轴器橡胶元件动态径向刚度,现阶段尚有较大的探索空间。