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弹性联轴器转速大转矩以及运行情况

2021-07-05 19:31:21

其一、弹性联轴器转速大转矩
弹性柱销齿式联轴器是一种与弹性安装的动力装置相适应的动力传输设备,其安装于动力系统与轴系之间,由外鼓轮、内鼓轮、轮毅、橡胶金属环组件等零部件组成,其利用橡胶金属环组件置于两半联轴器联接孔内以实现两半联轴器的联接,橡胶金属环组件的芯轴与输出半联轴器的联接孔通过配合联接,而橡胶金属环组件的外套筒与输入半联轴器的内鼓轮联接,这样便使得输入与输出半联轴器并不是通过刚性联接在一起,在传递转矩时需通过弹性元件再传递到输出组件。
考虑到弹性联轴器沿周向分布有多个橡胶一金属组合件,以及轮毅存在齿式结构等因素,导致弹性联轴器静态径向刚度在不同角度处可能会有所差异,因此需计算弹性联轴器在不同的径向方向上径向刚度值,并进行分析比较。
联轴器滑移齿轮、橡胶一金属组合轮之间的接触特性,通过施加转动载荷,将接触应力特性转化为接触刚度,并将其与弹性联轴器固有刚度叠加,进而分析获得联轴器的模态特性,包括固有频率、振型等。
实际的转速应当保证联轴器不能从所联接的部件脱离,由于同样的联轴器可能被用在不同的设备上,因此对联轴器的设计临界转速(转速)评价非常困难,一般仅仅考虑联轴器而不考虑整个系统。
工程中通常有两种分析转速的方法:基于离心应力的转速法和基于弯曲临界速度的转速法。在两种临界转速分析方法的基础上,综合考虑弹性联轴器结构特点,我们选定基于离心应力的转速分析方法(强度分析方法)。弹性联轴器的性能和设计要求弹性联轴器被广泛地应用在柴油机动力装置中。它设置在柴油机的输出端,其功能在于:传递扭矩;调整传动装置轴系扭转振动特性;补偿因振动、冲击引起的主、从动轴的中心位移;缓冲和吸振。因此,起到了减振降噪的目的,从而起到保护主、从动机和整个传动装置运行可靠性的目的。
自20世纪60年代以来,相继研制了盖斯林格、伏尔康式等新型联轴器,广泛运用于各种传动装置中。国内于70年代后期开始研制弹性联轴器,如XL型橡胶金属环联轴器和引进技术生产的盖斯林格联轴器。
本文简介舰船用弹性联轴器的研制及应用概况,并分析了今后的发展趋势。
1弹性联轴器的性能(3)许用轴向位移、许用径向位移、许用角向位移1)额定转矩、较大转矩、许用变动转矩额定转矩是指联轴器允许持续传递的转矩,它应满足动力装置在持续工况下的平均转矩。较大转矩是指联轴器能够满足动力装置在瞬态工况下(如:启动、冲击、通过临界点等)的工作转矩。许用变动转矩是指弹性联轴器满足在动力装置持续工况下周期性扭转振动的允许扭转振动转矩幅值。该特性反映了弹性联轴器承受振动的能力,也是弹性联轴器的特征技术性能之一(3)许用轴向位移、许用径向位移、许用角向位移2)动态扭转刚度和阻尼系数动态扭转刚度C以产生单位扭转变形所需的扭矩表示,动态扭转刚度可以调节轴系的自振频率以实现避开共振的目的。而阻尼系数反映联轴器衰减振动的能力。动态扭转刚度和阻尼系数是动力装置轴系扭振计算不可缺少的弹性联轴器的重要特征技术性能参数。
(3)许用轴向位移、许用径向位移、许用角向位移许用轴向、径向、角向位移分别是允许弹性联轴器主、从动端相对端面轴向、径向和角向(两轴线成一定角度)的偏移量。
这3项指标反映了弹性联轴器补偿主、从动机两轴端轴线位移的能力。另外,还有重量尺寸、许用转速等指标。
2弹性联轴器的设计要求弹性联轴器的设计是以实现其性能为目标,同时以结构合理、综合性能强为准则。因此,弹性联轴器的结构设计应考虑以下几个要求:(1)满足基本的性能要求。包括:承载能力,承受振动的能力,补偿位移的能力。
(2)制造工艺性。产品具有制造的可行性和现实性。
(3)实用性和标准化要求。产品结构容易变形和组合,能满足不同动力装置的使用匹配要求。
(4)安装工艺性。安装、拆卸简单易行。能适合各种安装环境,特别是在舰船机舱较小的特殊空间内能方便拆卸和安装。
(5)可靠性和维修性。弹性联轴器采用可靠性设计。例如采用冗余设讯通过弹性元件的冗余可以地提高轴系的可靠性。同时应该考虑容易维护和免维护的要求。
(6)经济性。产品的成本高低直接影响生命力和推广使用价值。
其二、弹性联轴器的运行情况
梅花型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。