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弹性联轴器的扭振特性以及弹性联轴器的运行情况

2020-08-12 14:47:33

[一]、弹性联轴器的扭振特性

弹性柱销齿式联轴器是一种由橡胶弹性元件和金属弹性元件组成的扭转剪切型复合式高弹性橡胶联轴器,补偿位移能力大,可以补偿轴线的径向位移、轴向位移和角度位移,通过弹性元件传递转矩,传递转矩范围3.16kNm}-1260.0kNm,并具有线性扭转刚度特性,可采用不同的扭转刚度和阻尼系数,以充分调节动力系统的扭振特性,刚度调节范围宽,可维修性好,主要用于船舶主推进装置和大功率的电站辅机。

LS系列弹性联轴器主要由扭转弹性部件、膜片部件或挠性杆和连接件组成。扭转弹性部件由多个元件组成,它根据结构尺寸和刚度级别的要求布置成单排和多排型式。每排弹性元件又由多个扇形块组成。

采用扇形块元件及在多排型联轴器中将其错开布置的方式能使元件获得良好的通风和冷却条件。在一些尺寸组中扇形块还设有辅助通风孔。扇形块结构使联轴器易装配。

膜片部件是由圆环状膜片组成;挠性杆组件是由多个呈正切方向布置的挠性杆组成。它们都是布置在弹性部件的后端,并允许承受轴向位移,换弹性元件无需移动两端设备。

LS系列联轴器具有广泛的应用,可用于船舶主推进,PTO(辅助动力输出),发电机组及其它一般工业应用。

LS系列联轴器可装备扭转限位装置,在发生较大冲击负荷时,弹性元件受破坏的瞬间,可继续维持轴系运行。

本文研究所使用的LS1210型弹性联轴器是一种单排扇形橡胶块弹性联轴器,其橡胶弹性元件由两个半圆扇形块组成,其橡胶直接硫化在两侧的直法兰和斜法兰之间,工作时,主动端传来的转矩先传给斜法兰,然后由弹性橡胶元件将转矩传递给直法兰,较后传递给输出端。对于扭转型的LS系列弹性联轴器来说,在传递转矩的过程中主要受到剪应力。

弹性联轴器在交变载荷下工作,随着使用时间的增加,其性能必然产生一定程度的下降,尤其是其中的橡胶弹性元件,相对金属元件来说,性能下降得为明显,当某性能下降到某一程度可能就不符合该场合下的使用要求;使用时间继续增加还可能发生裂纹甚至断裂。因此,对弹性联轴器的橡胶弹性元件进行寿命评估与预测就显得尤为重要。

[二]、弹性联轴器的运行情况

梅花形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一定的阻尼,能补偿连接机构的轴向位移、径向位移和一定角度的角位移,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可靠性的作用。

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强度高,承载能力大,耐久性好,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科学技术的发展前沿,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领域,从根本上解决动力传动系统中所出现的一系列问题。