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弹性柱销联轴器缓冲和吸振的作用及发展

2021-06-11 17:08:48

[一]、弹性柱销联轴器缓冲和吸振的作用
由于星形联轴器具有的弹性元件,弹性元件能够产生较大弹性变形和阻尼作用,因此弹性联轴器除了能补偿两轴的相对位移外,还能引起缓冲和吸振的作用。
机械传动过程中,传动轴系传递的载荷常常会发生变化,引起载荷的变化原因不一,如电机转速不稳定、工作机的载荷不稳定和轴系中由于转动部件不平衡产生的离心力引起的动载荷都可能引起载荷的变化。载荷的变化很多时候体现为周期载荷、冲击载荷和无规律变化的载荷,而弹性联轴器能够适应载荷的波动,具有缓冲和减振的能力,主要与弹性联轴器的刚度和阻尼有关。
联轴器的刚度包括径向刚度、轴向刚度和扭转刚度。而在实际工程中,载荷变化常常是因为扭矩波动引起扭转振动的,所以联轴器影响主要的刚度是扭转刚度。一般情况下,在轴系传动中,系统的其他零部件的刚度都会比弹性联轴器的刚度大很多,因此,在简化的情况下,假设其他零部件的弹性为零,仅考虑联轴器的弹性。用联轴器的扭转刚度作为传动轴系的扭转刚度。
虽然弹性联轴器一般都具有缓冲和吸振功能,但具有某值刚度的弹性联轴器,并不是在任意的变扭矩作用下都能产生减振的效果,有时反而会引起加强烈的振动。因此,只有联轴器的刚度与整个传动轴系的其他参数和载荷协调时,才能产生减振的效果。对于某一己定的传动轴系,转动惯量和固有频率能够得到,如果己知所传扭矩的变化规律,如振幅和频率等,就能建立其轴系在扭转振动的微分方程,对该方程求解,即可得到所需联轴器刚度。为了便于求解运动微分方程,需要对传动轴系中联轴器的主动和从动两侧的转动惯量和刚度力学模型进行简化。通常比较典型的是简化为两个等效的圆盘,配置在联轴器的两侧。联轴器在工作中,周期载荷是机械传动中一种比较典型的载荷形式。为了避免发生共振,周期载荷的变化频率与传动轴系的固有频率要错开。方法是改变周期载荷的变化频率或者改变轴系的变化频率。因为载荷的变化频率与主轴的转速有关,而转速是机械性能参数,一般不能随意改变。所以一般是通过改变轴系的固有频率来达到不发生共振的目的,而改变轴系的固有频率一般是改变轴系的转动惯量或刚度,转动惯量与机械结构有关,通过改变转动惯量很难实现,而轴系的刚度很容易改变。所以改变星形弹性联轴器就是为了改变轴系的刚度来实现避开共振的目的。
[二]、国内外弹性联轴器的发展
我国法兰梅花联轴器的技术和生产主要经历了四个阶段:阶段是二十世纪五、六十年代主要以自力生为主,配合各种机械设备制造一些联轴器,其特点是功率较小,品种少,不成规模;二阶段是二十世纪七、八十年代,随着对外开放,引进一些专利技术和国外的先进机械设备,对联轴器技术的发展和在国内推广应用起了关键作用。第三阶段是二十世纪八十年代到二十一世纪,经过近20年的发展,在国内机械工程师的努力下,所生产的联轴器基本能够满足国内的要求,己形成联轴器的行业标准体系。第四阶段是二十一世纪至今,随着现代高科技的发展,国内科技自主能力和创新技术能力的增强,我国联轴器行业高速发展,呈现繁盛,从而使国内联轴器的发展与接轨,在某些技术上甚至超越标准。
在国外,联轴器的研究起步较早,生产联轴器的大多数为主,联轴器生产厂商的共同特点是产品技术含量高,适应当前重机配套的技术需要,加工设备先进,铸锻件及液压、电器元器件配套,管理先进,注重技术开发和技术进步。
弹性联轴器设置在柴油机的输出端,其功能在于传递扭矩;调整传动装置轴系扭转振动特性;补偿因振动、冲击引起的主、从动轴的中心位移;缓冲和吸振。弹性联轴器由于传动性能优良,品种繁多,被广泛地应用在柴油机动力装置中,近年来在国内外发展迅速。在船舶上广泛应用的盖斯林格型、伏尔康型和RATO型等联轴器均己形成标准化、系列化产品。非金属弹性元件弹性联轴器的弹性元件在受压缩、剪切并压缩、扭转状态下传递扭矩。具有弹性模量变化范围大,容易得到不同的刚度,可以用硫化方法使橡胶与金属表面牢固的粘接,能用形状简单的弹性元件构成大型挠性联轴器;以及内摩擦大、质量小、单位体积存储的变性能大,阻尼性能好,无机械摩擦和滑动,不需要润滑等优点。橡胶是联轴器采用的非金属弹性材料中应用较多的材料。