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弹性联轴器中的设计加工和动平衡的重要性

2021-08-05 09:12:41

【一】、弹性联轴器中的设计加工
由于设计、加工、装配等的需要,一个完整的旋转机械转子系统通常是由两个甚至三个以上的转子连接而成。航空发动机结构十分复杂,是一种典型的旋转机械,航空发动机上的转子间连接多采用套齿花键结构。在设计联轴器时先要确保能够可靠地传递如扭矩、轴向力、径向力等负荷,其次是应考虑被连接两轴在不共轴时也能够可靠工作,三是保证所有零件均能可靠地定中心和周向定位,具有良好的平衡性,并且拆装方便。
在涡轮螺桨发动机中,两端分别制有套齿花键的弹性轴连接发动机输出的动力轴和减速器的主动齿轮轴;在航空发动机零部件的台架试验中,常采用两端分别制有套齿花键的弹性轴连接动力输出和试验件转子;在航空涡轮轴发动机整机台架试验中,也是采用这种形式连接发动机动力输出轴和功率吸收装置,起着传递功率的作用。这种连接结构允许被连接两轴因刚性不足,加工误差,装配不善或有较大负荷作用以致二者同心度受影响时,发动机、减速器、动力装置或者功率吸收装置仍能可靠工作,因此常称为弹性联轴器。星形弹性联轴器中的弹性轴一般是细长的空心轴,具有良好的弹性,在传递功率的同时,还能够减弱减速器(增速箱)齿轮工作时角速度变化引起的扭转振动,避免引起转子的振动,在转子负荷突然改变时也能够起到缓冲的作用,以保护减速器或者动力输出装置。
除传递功率外,角度补偿是弹性联轴器的另一重要功能,也是较能反映弹性联轴器特点的功能。通过弹性联轴器的角度补偿作用能够实现发动机与减速器、动力装置或者功率吸收装置之间的振动隔离。实现角度补偿的关键结构是弹性联轴器中的花键连接,通常的花键连接分为松动连接和紧度连接两种,如果花键连接为松动连接,从理论上讲,这种连接类似于铰接形式,仅能传递扭矩而不能传递弯矩。在结构上一般是通过弹性轴两端花键连接的啮合侧隙和安装时确定的轴向位移量来实现这种松动连接,而且局限于被连接两轴仅有小的相对弯转变形的情况,松动连接可以补偿被连接两轴因制造、安装以及承载变形与温度变化等因素引起的径向、角向和轴向位移。紧度连接的联轴器通常称为刚性联轴器,如发动机中的压气机和涡轮转子的连接以及轮盘与轴间的连接等,紧度连接也常用于套齿安装齿轮或其它零件,一般不用在弹性联轴器中。
松动连接和紧度连接在轴系弯曲动力特性计算中的模化有较大的不同。对于松动连接,正常工作状态下的花键连接一般可简化为“铰接”式的计算模型,但由于实际工作的花键连接往往遭遇到存在较大相对弯转变形的连接轴系,这时的花键连接便由原来的“铰接”转变为柔性连接。这样,花键连接便成为一种非线性刚性的连接,其段刚性为零,而二段刚性一般需要通过试验确定。采用了松动连接这种花键连接形式的弹性联轴器在结构上保证连接轴系间只存在小的相对弯转变形,当然也可以通过采用膜片(盘)、鼓形花键等结构使得允许的相对弯转变形大。对于紧度花键连接,一般可直接简化为柔性连接,其连接刚度与所用的紧度和结构尺寸等有关。
【二】、联轴器动平衡的重要性
法兰梅花形联轴器动平衡是指联轴器运转时产生的偏离两端传动轴系的离心力的状态,联轴器要严格控制联轴器动平衡的精度指标。
联轴器动平衡精度指标是根据不同联轴器类型有不同标准规定的。这种联轴器的制造是要联轴器厂家尽量采用锻件材料(配以相应热处理)整体加工,来避免采用铸钢材料内部组织(气孔,砂眼)缺陷产生的离心力偏离作用。
联轴器动平衡指标是可以在动平衡试验机上进行检测并且配重解决的,比如,对于大型中间轴式鼓形齿式联轴器的整体动平衡试验等等。但是,产生联轴器动平衡精度误差的关键原因是联轴器制造精度的高低,比如,材料类型选择(锻件材料与铸造材料不同),联轴器配件(柱销,连接螺栓,膜片)与联轴器母体接触精度的高低,联轴器连接各部的接触精度的提高是提高联轴器动平衡精度的措施,比如,XL星形弹性联轴器的弹性垫与两半联轴器的接触状态不同,在中,高速运转时产生的离心力状态就是不同的(反映在产生噪声及两端传动轴的平稳状态不同)。
联轴器是要联轴器厂家发扬工匠精神一丝不苟精密制造才能体现出来的。如果一味的追求低价格,是买不到联轴器的。
联轴器热处理的重要性
联轴器的热处理包括回火,正火,调质,高频,氮化等工艺,不同工艺的性能不同,不同联轴器的不同热处理至关重要。
热处理工艺一方面是起改变材料内部组织结构,以强化材料基础强度的,比如,圆钢,铸铁,铸钢的正火或回火等,调质处理则是制造过程的中间热处理,是提高材料整体疲劳强度的重要热处理工艺,而高频与氮化处理则是提高材料表面接触强度的热处理。
联轴器种类很多,大致分为刚性联轴器与弹性联轴器两大类,这些联轴器的适用工况不同,应该是选择不同的联轴器热处理类型,比如,膜片联轴器的型材制造(圆钢制造)与锻件制造,正火与调质工艺就是其热处理制造工艺,而鼓形齿式联轴器的制造是要在此基础上,依据传动系统整体强度的不同,相应增加调质或氮化处理,以使得联轴器的齿面强度提高,这些联轴器制造工艺的不同,是影响联轴器品质的关键问题,也是影响联轴器价格的原因之一。
联轴器厂家众多,联轴器性价比的价格竞争激烈到锱铢必较的状态,但是联轴器应该是竞争基础,也就是需要联轴器用户依据具体传动设备整体强度的不同,约定相应联轴器品质的不同,衡量联轴器品质的高低是要看联轴器公称转矩的体现位置的,联轴器公称转矩体现在两半联轴器上面,会造成联轴器配件易损的同时,两半联轴器早期报废失效;而联轴器公称转矩体现在联轴器配件上面,而两半联轴器强度与具体传动设备整体强度匹配或少许高于传动设备整体强度,这样的联轴器品质才是的。

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