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弹性联轴器的运行情况同衰减效果

2020-10-21 09:24:46

[一]、弹性联轴器的运行情况
弹性套柱销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。
[二]、弹性联轴器对柴油机输出转矩的衰减效果
大功率柴油机输出转矩的不均匀性对传动装置的工作可靠性和寿命有重大影响。对多缸柴油机来说,由于以下四方面原因的存在:(1)柴油机气缸内爆发压力所产生的激振力矩是脉冲式周期变化的;(2)柴油机曲柄连杆机构的质量及惯性所产生的激振力矩是周期变化的;(3)接受功率部件所吸收的转矩不是定值而产生的激振力矩是随机变化的;(4)各缸功率不均衡偏差的客观存在及其分布的随机性导致柴油机输出转矩产生随机波动性等,致使柴油机输出转矩的不均匀性是无法避免的。其实际输出值是由其输出转矩的平均值和一系列不同振幅、不同频率和不同初相位的简谐力矩叠加而闹习。在某些工况,柴油机输出转矩的瞬时峰值甚至是其平均值的5一6倍,或者多。尤其是大功率柴油机由于其输出转矩大,致使其输出转矩的瞬时峰值非常大,进而使其后的车辆传动装置的工作条件十分恶劣,从而导致传动装置动负荷大,寿命降低。为了改变柴油机输出转矩的不均匀性,柴油机内部均装有扭振减振器,但仍不能满足车辆传动装置的工作要求。为了改变传动装置的工作条件、延长其使用寿命,一般在柴油机与传动装置之间安装具有减振性能的梅花型联轴器,从而达到衰减柴油机输出转矩的不均匀性。经使用表明:装有弹性联轴器比刚性联接的车辆传动装置,其故障率明显降低、寿命大大延长。目前,弹性联轴器种类丰富,选用何种弹性联轴器能够与柴油机和传动系统达到良好的匹配需从理论和试验研究来确定。以下针对某一具体柴油机和某动力传动系统,分别采用硫化橡胶齿弹性联轴器、橡胶齿套弹性联轴器和两种盖斯林格弹性联轴器进行减振试验研究,目的是探求用于车辆传动装置的四种联轴器对柴油机输出转矩不均匀性的衰减效果及其变化规律。