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齿式联轴器研究综述同使用要求及应用

2021-10-16 16:02:01

{一}、齿式联轴器研究综述

弹性柱销齿式联轴器由于其具有无需润滑、安装维护简便、不对中适应能力较强等特点,广泛应用在石油、石化工业的透平、高速泵、压缩机、船舶、航空动力以及风电机组等高速大功率以传递动力为主的场合,如膜片联轴器、膜盘联轴器等。另外,由于齿式联轴器还具有灵敏性、零回转间隙、同步性高等特点,也广泛应用于小型的控制机构、仪器设备等以传递运动为主的场合,如弹性管联轴器、波纹管联轴器等。

在机床和半导体制造机械等通过伺服系统控制的精密机械的联轴器,经过对比发现金属板簧式联轴器的转角小,适用于高精度运动控制。微特电机的三坐标弹簧片式高精度联轴器,分析了联轴器轴线平行偏移量与角位移转角之间的关系,提出了在零件加工制造和组合体装配过程中各个环节的工艺措施。分析了法兰盘式精密联轴器的运动误差、扭转误差和滞后误差,对其进行了参数设计和误差分析,并对联轴器进行了静态精度测试、动态精度测试和扭转刚度测试,较后给出了法兰盘式精密联轴器的设计准则。一种较长轴向联接长度的精密齿式联轴器,经试验测试,其传动误差小于1″可以满足高精度仪器的使用要求。段颖辉提出了估算齿式联轴器转角误差的计算公式,设计了波纹管式精密齿式联轴器。

总体来说,国内有关齿式联轴器的研究对象主要是应用于高速大功率场合的联轴器,研究主要集中在应力分析、疲劳分析和寿命计算方面。而对于传动精度要求高的联轴器研究的较少。随着我国机械工业朝着高、精、尖的方向发展,联轴器作为传递动力和运动的关键部件,对其传动精度的要求越来越高。但是长期以来,对于应用于精密传动的联轴器的设计主要依靠经验设计,不能满足高精度的要求,所以关于联轴器的传动精度方面的研究就显得加重要和迫切。

{二}、齿式联轴器的使用要求及应用

梅花形齿式联轴器是用来联接两轴使其一同旋转,以传递扭矩和运动的一种机械传动装置,在国民经济各领域有着广泛的应用。由于被联接的两轴不可能对中,而出现不对中是由于机组的制造误差、安装误差、承载后的变形以及温度的变化等因素引起的。所以就要求联轴器不仅能传递扭矩和运动,而且能吸收两轴的不对中,且对机组的附加影响应尽量小。联轴器的发展和演变始终围绕着这个目标进行。

联轴器的形式很多,根据功能和原理的不同分为3类:普通联轴器、联轴器、特殊联轴器。联轴器是在普通联轴器基础上增加机构,一旦扭矩过载,可以使传动中断或限制扭矩的传递,从而保护机器的重要部件不受损坏。特殊联轴器是指用非机械方式联接的联轴器,如液力传动、气压传动或磁力传动的联轴器。

普通联轴器应用为广泛。它又分为刚性联轴器和齿式联轴器两种。刚性联轴器分为刚性固定式联轴器和刚性可移式联轴器。刚性固定式联轴器要求被连接的两轴对中十分,且这种对中精度在工作中不会变化。因此,这类联轴器虽然结构简单、价格低廉,但使用要求过于苛刻,因此很少使用。但是,在某些场合用刚性固定式联轴器,比如需要通过星形齿式联轴器传递轴向力的场合,或者某些重载机组用其它联轴器不能满足传扭要求时。刚性可移式联轴器其中的元件间可以相对移动,靠相对可移性这一点来补偿轴线的相对位移,因此容许两轴轴线之间有不大的轴向位移、径向位移和角向位移。人们十分熟悉和广泛使用的齿式联轴器就属于这一类,曾经是高速大功率联轴器的选择。这类联轴器由于存在元件之间的相对移动,所以提供润滑,而且它的补偿能力受可移原件的相对滑动速度和润滑条件的制约。如齿式联轴器齿面的相对滑动速度应不大于0.12m/s所以在高速重载时,这种联轴器的角向补偿能力很小。为了提高这一补偿能力,齿式联轴器常常做成鼓形齿,结构比较复杂,而且一旦润滑上出了问题将大大降低其使用效果和寿命,这就促使了干式联轴器的发展和使用。

齿式联轴器靠弹性元件的弹性变形来补偿两轴线的相对位移,还可缓冲减振,避免共振。弹性元件分为金属弹性元件和非金属弹性元件两类。金属弹性元件联轴器包括簧片联轴器、蛇形弹簧联轴器、波纹管联轴器、膜盘联轴器和膜片联轴器。非金属弹性元件联轴器目前仍然有较多应用的包括弹性柱销联轴器、橡胶块联轴器、轮胎式联轴器等。金属弹性元件比非金属弹性元件强度高,传递载荷能力大,而且不存在老化问题,使用寿命长,受温度影响小,特别适合在连续运转的工业流程动力设备中使用。特别是膜片联轴器的出现不仅很好地解决早期其它联轴器存在的诸多问题,而且能很方便地通过对设计的调整来满足与机组的匹配。因此膜片联轴器已成为替代齿式联轴器和非金属弹性元件联轴器的使用为广泛的一种弹性柱销联轴器,其的性能成为透平压缩机组的产品。近几年来,在一些老机组的改造中是大显身手。