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弹性联轴器的应用范围及橡设计方法

2021-04-06 16:18:14

[一]、弹性联轴器的应用范围
目前市场上广泛使用的星形弹性联轴器产品己经出现了很多的问题,由于弹性联轴器的弹性元件是通过橡胶硫化而成的,橡胶本身的材料特性,在程度上限制了弹性联轴器的应用范围。
(1)传导热量性能差。由于弹性联轴器在传递转矩和运动的过程中,功率不是传递的,肯定会有的功率损耗,而功率损耗的原因很大情况是由于振动导致的,并且这些功率损耗很大一部分转化为热量,由于橡胶传导热量的性能比较差,热量在橡胶元件内部无法散发出来,从而导致弹性联轴器橡胶元件温度升高,致使橡胶的强度降低,在工作中很容易发生损坏。在弹性联轴器橡胶元件的故障中很大程度都是由于橡胶元件温度过高而导致的破坏。
(2)工作环境要求过高。弹性联轴器在正常工作情况下,其环境温度一般为一5~55℃,温度过高和过低都会对橡胶弹性元件的性能产生重要的影响,很大程度上限制了弹性联轴器的应用范围。并且在弹性联轴器的附近不允许有焊接作用,防止有油污弄到橡胶表面,需要有专门的防护罩安装在弹性联轴器的外围,起着通风和保护的作用。
(3)使用时间较短。由于机械传动系统在传递运动和转矩过程中,会存在的变动转矩。在变动转矩的作用下会产生交变应力,当橡胶的内部或者表面有裂纹、气孔等橡胶硫化缺陷时,很容易由于交变应力的作用发生疲劳损坏。
(4)蚀能力差。由于弹性联轴器的应用场合决定其工作环境比较差,工作环境中经常会遇到油污、溶剂等情况,虽然一般都是有保护罩,但难免会有一些弄到橡胶的表面,从而导致橡胶的老化。
(5)工艺性较差。硫化橡胶制品是一种高产品,硫化橡胶的好坏反映了一种企业或者一个化工技术的高低。橡胶配方的技术和橡胶的硫化粘结是化工技术的体现,橡胶模具的设计反映了机械加工工艺的程度。橡胶弹性元件的损坏的深层次原因是橡胶化工工艺技术较低。提升橡胶工艺性是提高橡胶弹性元件综合性能的关键措施。弹性联轴器的主要作用弹性联轴器的主要作用是改变和优化轴向的振动频率、减小振动的幅值、对整个轴向进行位移补偿。弹性联轴器所具有的动态特性对于整个轴系系统非常关键。而弹性联轴器的动态特性主要由橡胶弹性元件的动态特性决定,橡胶元件动态性能的好坏直接影响到弹性联轴器的工作性能。如果橡胶元件动态性能不好,会影响整个轴系的工作,有甚者会导致柴油机的损坏。许多生产实践中高弹性橡胶联轴器的损坏,均是由于橡胶元件发生了损坏,导致弹性联轴器的失效。
因此,我们要展开对弹性联轴器橡胶元件动态性能参数的研究工作,而动态径向刚度是橡胶元件动态性能的重要参数之一。动态径向刚度是进行振动分析的重要参数。因此,开展对弹性联轴器橡胶元件动态径向刚度计算方法研究具有重要的意义。同时,弹性联轴器橡胶元件动态径向刚度的研究对于弹性联轴器的合理选型及结构优化设计等都具有的指导意义。由于对弹性联轴器橡胶元件的研究往往多地关注于其轴向刚度和扭转刚度,而对其动态径向刚度研究较少,因此对于弹性联轴器橡胶元件动态径向刚度,现阶段尚有较大的探索空间。
[二]、橡胶联轴器设计方法
法兰梅花联轴器是通过弹性体承受剪切或压缩变形来传递扭矩,能够补偿角向位移,同时能够起到减振降噪的效果。有鉴于此,设计出一种挤压和扭转复合式弹性联轴器,该联轴器具有较高的扭振刚度,减振降噪效果好,补偿位移大等特点。
橡胶元件可以有各种各样的结构形式,以元件在传递扭矩时产生的应力不同,主要包括受剪应力和压缩应力元件。挤压型弹性联轴器,即橡胶元件主要通过挤压应力变形来传递运动和力矩。梅花形联轴器是一种典型的挤压型联轴器。梅花形联轴器将一个整体的梅花形弹性环装在两个形状相同的半联轴器的凸爪之间,以实现两半联轴器的连接。通过凸爪与弹性环之间的挤压传递动力,通过弹性环的弹性变形补偿两轴相对偏移,实现减振缓冲。梅花形弹性联轴器的特点是零件数量少,外形尺寸较小,弹性元件制造容易,承载能力也较高,但补偿的角位移较小,拆装时,需要沿轴向移动两半联轴器。
扭转型联轴器,即橡胶元件主要通过扭转变形来传递运动和力矩。XL,型弹性联轴器和LS型弹性联轴器是典型的扭转型弹性联轴器。
XL型弹性联轴器是由金属连接件、弹性元件和螺栓组构成,其弹性元件制成圈圆环形式,圈的内外表面分别经硫化粘接在内外金属环上,成为金属橡胶组件。LS型弹性联轴器是由橡胶弹性元件和金属弹性元件构成的复合式联轴器,其中橡胶弹性元件采用橡胶与金属法兰端面硫化粘接而成。
XL型弹性联轴器和LS型弹性联轴器其共同特点是装拆方便,弹性大,阻尼特性较好,补偿角位移,但体积大、承载能力较小,费用较高。
橡胶在传递扭矩和运动的受力形式主要是受剪应力和压缩应力元件。在设计之初,对常见联轴器的工作原理有了解,受到梅花形联轴器和橡胶金属环的启发。为了实现两者性能的综合应用,设计出了一种挤压和扭转复合式弹性联轴器。
由于该联轴器中不同弹性体橡胶分别起到挤压和扭转的作用,所以我们将该种联轴器称为挤压和扭转复合式弹性联轴器,包括输入盘、输出盘、圆柱形挤压橡胶块和扭转传动组件,所述挤压橡胶块四块在以输入盘轴心线为中心的圆周方向上均匀布置,所述扭转传动组件包括扭转橡胶套、与输入盘固定连接的传动片和与输出盘固定连接的二传动片,扭转橡胶套的两端分别与传动片和二传动片固定连接。本联轴器通过扭转传动组件和挤压橡胶块将动力从输入盘传递给输出盘,由于扭转橡胶套的扭转变形,使本挤压和扭转复合式弹性联轴器能够补偿传动轴系的角向位移误差,同时由于扭转橡胶套和挤压橡胶块均具有缓冲减振功能,因此本挤压和扭转复合式弹性联轴器具有传动噪声低、振动小和使用寿命长等优点。