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齿式联轴器载荷的影响及在当前国外发展状况

2021-10-12 15:46:50

<一>、齿式联轴器载荷的影响

1)载荷频率的影响星形齿式联轴器在工作过程中,橡胶弹性元件承受的载荷的振动频率是一定的。

在较低振动频率的载荷作用下,橡胶的破坏主要是机械疲劳引起的,而在较高振动频率的载荷作用下,会产生内部生热,导致材料降解,此时的疲劳破坏不仅仅是因为机械疲劳,还有化学因素。

2)载荷振幅的影响橡胶作为一种减振材料,在使用过程中必然要受到交变载荷的作用,当这种交变载荷的振幅影响着橡胶产品的疲劳寿命。载荷振幅增大时,一方面会导致反应速率加快,另一方面也会加快疲劳裂纹裂纹的扩展速度,这些都会导致疲劳寿命的减小。

3)载荷比的影响载荷比指的是周期内较小载荷与较大载荷的比值,即R=Fmin/Fmax。有学者研究发现,载荷比的改变能够影响撕裂能的门槛值,从而影响橡胶材料的疲劳寿命。在对称载荷作用下,即R=-1时,疲劳裂纹扩展较快,疲劳性能较差。联轴器在机械系统中性能指标在机械系统中,不同的机械传动设备需要一定部件进行联接,从而将运动和转矩传递向后传递。联轴器在机械系统中具有较好位移补偿性能和减振降噪的能力,因此常常被用于广泛应用于船舶、起重、化工、物流等行业中机械传动设备的联接。由于联轴器在机械传动系统中具有举足轻重的作用,其各项性能指标一直是众多科研工作者的研究。

这几年,由于实体经济的高速发展,在一定程度上推动了国内齿式联轴器企业的发展。联轴器可以分为齿式联轴器和刚性联轴器,齿式联轴器相对于刚性联轴器而言性能好。齿式联轴器可以应用在机械传动系统的很多地方,只要有机械传动的地方就需要齿式联轴器,机械系统中的运动和转矩全都要依靠齿式联轴器进行传递。在以前,我国的这些行业的联轴器均需要进口国外产品,国外产品价格昂贵且售后服务时效性差,严重束缚了我国经济的发展。随着这些年国内齿式联轴器企业的发展,各种型号的齿式联轴器我们都实现了国产化,并且设计了一系列的先进产品,技术水平达到了世界前列。由于国内产品价格便宜并且性能相同,因此己经广泛应用于国内各种机械设备行业,极大地促进生产力的发展,提高了人民的生活水平。

齿式联轴器的性能很大程度上由弹性元件决定,弹性元件分金属弹性元件和非金属弹性元件。金属弹性元件主要通过使用膜片、弹簧等来进行位移补偿,这种齿式联轴器不用润滑、能很好地进行位移补偿,但是扭转的弹性较差,没有很好的减振降噪的能力。非金属弹性元件主要是将天然橡胶硫化到金属材料之间,金属材料和硫化橡胶之间具有较好的硫化强度,通过控制橡胶的硬度可以得到不同的扭转刚度、不同阻尼特性的弹性元件,扭转弹性较好,具有很好的减振降噪的能力。但是由于橡胶材料对工作环境的要求较高,在温度过高的环境中很容易发生橡胶老化的现象。齿式联轴器在振动时有热量产生,但由于橡胶不能很快地将热量散发出去,会使橡胶元件温度升高,导致联轴器的损坏,因此在振动较大时注意橡胶元件的温度。弹性元件的结构形式有橡胶金属环、轮胎式、U型橡胶件、橡胶套筒等,后来又有外花键齿形橡胶件、扇形弹性块以及一体化整圈弹性环匀。

从上世纪七十年代起,XL系列、LS系列、LC系列、LR系列、LB系列和LP系列等多种系列的齿式联轴器产品。这些系列的产品被广泛地应用在主机、副机等传动系统中,齿式联轴器一般被安装在柴油机的飞轮端,可以调整轴系扭转振动特性,补偿因安装误差导致的主从动轴的径向位移和轴向位移。因此,起到了减小振动、降低噪声的目的,从而保证了传动轴系稳定的运行。

LSR1410和LSR1610型齿式联轴器为研究对象。LSR型齿式联轴器是一种扭转弹性橡胶联轴器,它可以补偿相连轴或者传动部件的径向位移、轴向位移和角向位移。用弹性元件来保证联轴器的旋转运动和转矩传递,在实际应用中我们可以调整齿式联轴器的扭转刚度和阻尼系数,从而改变和优化机械传动系统的振动情况。

<二>、圆弧端齿齿式联轴器在当前国外发展状况

圆弧端齿齿式联轴器是飞机、船舶等装备的重要部件,圆弧端齿盘较早由美国格利森公司设计,当初主要在高工作温度、高转速、高负载运行环境下的梅花型齿式联轴器使用,被大量应用于航空机械涡轮引擎传动主轴,主要用途为组装及固定涡轮机各级转子。例如在EJ200发动机、RB199发动机、瑞达600发动机结构设计中,均采用圆弧端齿齿式联轴器。

基于圆弧端齿在高速、大功率传动中的优点,圆弧端齿齿式联轴器在国内较先应用于飞机、轮船等大功率设备的发动机上面。我国很早就从美国GLEASON公司引进了型号为GLEASON120型机床,专门用来对圆弧端齿齿式联轴器的圆弧端齿进行加工。随着加工工艺及制造水平的逐渐提高和制造成本的降低,圆弧端齿齿式联轴器在高速、重载行业得到了推广,例如在梁门式起重机中,在电机的输出轴和减速器的输入轴之间采用圆弧端齿齿式联轴器,的避免原带制动轮弹性柱销联轴器连接时弹性圈及柱销的损坏。在钢铁行业,如武钢酸洗连轧主动传动太钢1549mm热连轧F3主传动、F2电机端传动,冷轧八辊轧机主传动鞍钢1500mm冷轧传动轴莱钢1700mm热连轧精轧机主传动等都采用圆弧端齿齿式联轴器。而随着铁路的发展,在我国引进的HXD1B.HXD3B机车驱动装置中,也采用端齿齿式联轴器。

随着圆弧端齿应用的逐渐广泛,国内对圆弧端齿及圆弧端齿齿式联轴器进行了越来越多的研究。我国在2006年制定了圆弧端齿的航空工业标准HB7808-2006。推导齿形轮廓方程式,分析圆弧端齿齿式联轴器的齿印痕。利用圆弧端齿齿式联轴器曲面几何性质,求其齿面接触位置及齿印形态。针对圆弧端齿齿式联轴器加工误差及分度定位精度作研究,探讨圆弧端齿齿式联轴器的几何外形与分度特性。对圆弧端齿盘的定位及其加工进行了研究。对圆弧端齿齿式联轴器提出基于齿面磨削成形原理并利用AutoCAD平台及VBA编程开发凸、凹齿盘的加工仿真软件。而且很多工厂及高等院校都在基于现有工艺制造水平的前提下,对圆弧端齿的齿面设计及加工工艺进行了深入的研究。


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