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弹性联轴器对于扭转振动的贡献和氮化处理

2021-03-24 18:12:41

【一】、弹性联轴器对于扭转振动的贡献
星形联轴器是机械产品轴系传动中较常见的连接部件。其功能是连接两轴共同回转以传递转矩和运动、补偿所连两轴相对位移和改变系统传递动力学特性。其应用范围设计国民经济的众多,是品种繁多、使用量大的通用基础部件。弹性联轴器作为航空发动机、减速器、动力装置或者功率吸收装置之间的连接结构,在实际工作中会遭遇因振动过大而造成事故发生。
弹性联轴器对于扭转振动的贡献主要在于联轴器中的弹性元件。这些弹性元件是用橡胶、聚氨醋和尼龙等材料制成。橡胶等非金属与金属材料相比具有如下优点:弹性模量范围大容易获得不同刚度的弹性元件;质量轻、内摩擦大、阻尼性能好、单位体积储存的变形能量多、无机械摩擦、无需润滑等。正是由于弹性材料的这些特性,尤其是弹性模量范围大,相比较金属材料,其刚度小弹性大的特点使其在轴系运转过程中,虽然对于横向和弯曲振动的减少有着巨大的贡献,但是也带来了扭转动振的增加。
由于前文所述,旋转机械在变速过程中,振动信号是一种非平稳信号,传统的傅利叶分析的方法不适用于分析这种情况的信号,所以,人们着手研究旋转机械扭转振动信号的特点,提出新的解决办法。
由于旋转机械的扭转振动的共同特点是:转速高,功率大。根据这一特点,寻找一种能够清晰、准确、适应转速变化的易和的分析法。由于旋转机械在转动的过程中,虽然由于速度的变化导致每周旋转的时间存在不同,但是转轴每转一周所转过的角度都是360度,因此,根据这个特点,如果能够将时域的等时间间隔采样转换成等角度间隔的采样,那么无论转速如何变化,等角度采样间隔不变,转轴每转一周的采样点数仍然不变,这样就把转轴扭转振动的非平稳信号重新转化成平稳信号,利用傅利叶分析的方法重新适用起来,这种方法就是阶次分析的方法。
分析旋转机械的行为是动态信号分析的一个关键的应用。由于旋转机械产生与转速相关的往复振动和噪声信号。这些关系在动态信号分析中往往是不明显的,特别是在与转速相关联的时候。因此,阶次分析成为分析与转速有关的旋转或往复运动机械噪声与振动信号的关键技术,例如齿轮箱、汽轮机、联轴器和内燃机等旋转机械。所谓阶次,实质是转速的归一化。阶次成分是转速的振动谐波。阶是转速频率,m阶是n倍的转速。阶次成分就是转速的振动谐波以风扇齿轮为例,假设齿轮式25个齿,如果带动齿轮的转轴转速为一阶的话,那么齿轮就是25阶,而且不随转速的改变而改变。
【二】、联轴器的氮化处理
法兰梅花形联轴器涉及热处理方式繁多,常见的有表面防锈发黑、为了改变钢件整体硬度而做的调质以及为了增加局部硬度而做的淬火和回火等等,本次主要是关于不常使用的氮化处理方式。
氮化是向钢表面层渗氮的过程,目前广泛应用气体氮化法,即利用氨气加热时的活性氮原子渗入到钢中。渗氮温度通常是在500-600℃范围内进行,一般需要20-50小时,而渗氮0.3-0.5mm,氮化后不再进行热处理。
渗氮有以下几种不同的目的:
(1)提高硬度和;(2)提高疲劳强度;(3)提高抗蚀能力。
1.提高硬度和的渗氮进行这类氮化处理的钢采用含有铝、铬、钼、锰等合金元素的材料,如38CrA1A,38CrMoA1A等。处理后表面硬度科达HV1000-1110(相当于HRC65-70),其硬度可支持到600-650℃而不降低。其缺点是渗氮时间间较长,渗氮层薄承受荷载较小。
2.提高疲劳强度的渗氮经过氮化后,钢的疲劳会显著提高(经常可增加25-35%)。这主要是因为使钢表面形成了压缩应力,因此常用在变向负荷下工作的结构零件,如内燃机曲轴及各种齿轮等。可以用普通的合金结构钢。如18Cr2Ni4WA及34CrNi3Mo钢等进行这种性质的渗氮。
3.提高腐蚀抗力的渗氮如果仅为了提力,可将任一种钢进行渗氮,低碳钢常在620-700℃进行,氮化层为0.025-0.06mm。高碳钢在620-800℃,氮化层为0.01-0.04mm。在许多情况下可以代替镀镍、镀锌和发蓝处理。一般处理的零件有仪器零件、丝杠、小轴及小齿轮等。
联轴器的作用与选择
联轴器的选择主要考虑所需传递轴转速的高低、载荷的大小、被联接两部件的安装精度等、回转的平稳性、价格等,参考各类联轴器的特性,选择一种合用的联轴器类型。联轴器的工作转速高低和引起的离心力大小。对于高速传动轴,应选用平衡的联轴器,例如膜片联轴器等,而不宜选用存在偏心的滑块联轴器等。所需传递的转矩大小和性质以及对缓冲振动功能的要求。
联轴器较大的作用就是联接两轴(有时也联接轴和其他回转零件),使两轴共同回转以传递运动和转矩,实现轴与轴之间的联接、分离,从而实现动力的传递和中断。联轴器还具有的补偿两轴偏移的能力,以或降低被联两轴相对偏移引起的附加载荷,改变传动性能,延长机器寿命。为了减少机械传动系统的振动、降低冲击尖峰载荷,联轴器还应具有的缓冲减震性能。但由于市场竞争激烈,很多厂家为了谋暴利,以伪劣产品充良品,使消费者受到损失,因此,选择产品的也很重要。