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技術知識

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離心泵傳動件各類聯軸器的介紹

日期:2020-12-8 9:06:46

聯軸器屬于機械通用零部件范疇,用來連接不同機構中的兩根軸(主動軸和從動軸)使之共同旋轉以傳遞扭矩的機械零件。在高速重載的動力傳動中,有些聯軸器還有緩沖、減振和提高軸系動態性能的作用。聯軸器由兩半部分組成,分別與主動軸和從動軸聯接。一般動力機大都借助于聯軸器與工作機相聯接,是機械產品軸系傳動最常用的連接部件。20世紀后期國內外聯軸器產品發展很快,在產品設計時如何從品種甚多、性能各異的各種聯軸器中選用能滿足機器要求的聯軸器,對多數設計人員來講,始終是一個困擾的問題。常用聯軸器有膜片聯軸器,齒式聯軸器,梅花聯軸器,滑塊聯軸器,鼓形齒式聯軸器,萬向聯軸器,安全聯軸器,彈性聯軸器及蛇形彈簧聯軸器。

聯軸器分類

(1)剛性固定式——套筒聯軸器

1.組成:套筒+聯接零件(鍵或銷釘傳遞轉矩),套筒材料:35 或 45鋼。

2.特點:結構簡單,徑向尺寸小,成本低。

3.應用:載荷不大,工作平穩,兩軸嚴格對中處,在機床工業中廣泛應用。

(1) 剛性固定式——凸緣聯軸器

1.組成:兩個帶凸緣的半聯軸器,分裝在兩軸端,靠螺栓聯接傳遞轉矩。

2.原理:鉸制孔螺栓連接——靠螺栓受擠壓和剪切傳遞轉矩;普通螺栓連接——靠凸緣接合面上的摩擦力傳遞轉矩。

3.材料:HT200——用于轉矩中等以下,v ≤35m/s;ZG270-500或35鋼——用于重載,v 高的場合。

4.特點:結構簡單,對中較可靠,傳遞轉矩大,但不消振。

5.應用:轉速低,軸剛性大,載荷平穩,兩軸嚴格對中,無沖擊的場合。

總結:

對于剛性固定式聯軸器,由于制造安裝誤差,軸變形及溫度變化等原因,使兩軸不能保證嚴格對中,而存在不同程度的偏移或偏斜。若用剛性聯軸器將引起附加動載荷,要求聯軸器或離合器從結構上適應各種形式的偏移,以保證正常工作。

兩軸的偏移形式

(2)剛性可移式——滑塊聯軸器

滑塊聯軸器結構

1.組成:兩個端面開凹槽的半聯軸器 + 一個兩面有凸牙(榫)的浮動盤,凸牙可在凹槽中滑動,故可補償安裝及運轉時兩軸間的相對位移。

2.特點:浮動盤中心的運動軌跡為圓,其直徑等于兩軸的偏心距e =△y,在兩軸有相對位移情況下工作時,中間盤會產生很大的離心力,從而增大動載荷及磨損。因此選用時應注意其工作轉速不得大于規定值。

3.材料:兩半聯軸器——45鋼或ZG310-570(大尺寸用);中間浮動盤——45鋼,表面淬火。

4.應用:徑向偏移△y較大,T大,無沖擊,低速傳動的兩軸聯接。允許 nmax =100~250r/min ,  △y≤0.04d , △α≤30′。

(2)剛性可移式——齒輪聯軸器

1.組成:兩個帶外齒的半聯軸器1+兩個帶內齒的外殼3+聯接螺栓5,  靠內外齒嚙合傳遞 轉矩。

2.特點:

①齒形為漸開線,α=20°,一般Z=30~80;

②外齒齒頂承橢球面,且與內齒嚙合后有適當的頂隙和側隙∴允許較大的綜合偏移;

③外殼內貯油,以便潤滑嚙合齒輪;

④因嚙合傳動,傳遞轉矩大;

⑤制造困難,成本高。

3.材料:45鍛鋼或鑄鋼,HB≥250;外殼HB≥290。

4.應用:重型機械,允許 △y=2.4~6.3mm,△α<3°。因計算困難,一般根據轉矩查標準,選取合適的尺寸。

(2)剛性可移式——萬向聯軸器

雙萬向聯軸器

1.組成:兩個叉形接頭1、3 + 中間十字軸2 + 軸銷(在十字軸里)  ——構成可動的聯接。

2.特點:

①允許兩軸間有較大的角偏移,αmax=35°~45°(但α↑η↓);

②運轉中α變化也能工作,但瞬時傳動比變化,且ω1≠ω2;

③徑向尺寸小。

3.缺點:當主動軸角速度ω1為常數時,從動軸的角速度ω3在一定范圍內(ω1cosα≤ω3 ≤ω1/cosα)變化,→引起附加動載荷。

4.材料:合金鋼 40Cr,20Cr等。

5.應用:機床、汽車、工程機械等設備中。

常將萬向聯軸器成對使用——雙萬向聯軸器

總結:

以上各種聯軸器的共同特點:

1.剛性零件,缺乏緩沖吸振能力。

2.有相對滑動的零件,磨損↑間隙↑,當載荷、速度變化時,引起沖擊。

3.零件間的摩擦阻力隨載荷的增加而增加,當阻力達到一定程度時,零件移動困難→附加動載荷。

要求這類聯軸器摩擦表面硬度高,且需潤滑以減少摩擦阻力。

(3)金屬彈性聯軸器——膜片聯軸器

1.組成:兩半聯軸器 + 一疊簧片(6組徑向放置)+聯接螺栓 +外輪;簧片一端固定在輪轂中,另一端嵌在外輪的楔槽中。

2.特點:彈性高,阻尼值大,傳遞T大,結構緊湊,工作可靠,不受溫度、灰塵等環境影響。允許△y=0.45~1mm, △x=1.5~5mm, △α=0.2°。

3.應用:載荷變動較大,易發生扭轉振動的軸系,如高速大功率柴油機驅動的機組中。

4.特性:

聯軸器受T后,被聯接兩軸將因彈性元件的變形而產生相應的扭轉角φ;

定剛度—φ與T成正比關系的彈性元件為定剛度;

變剛度—φ與T不成正比的為變剛度;

金屬材料的彈性元件由于其結構不同,可有變剛度的與定剛度的兩種。

(3)金屬彈性聯軸器——蛇形聯軸器

1.蛇型彈簧聯軸器的特點

-優越的扭轉緩沖性能

Lovejoy蛇型彈簧聯軸器系列產品具有30%以上的優良減振能力,加上其優越的緩沖性能,能夠有效保護驅動裝置與被驅動裝置,延長設備的使用壽命。

-良好的彌補位移偏差的能力

蛇型彈簧的高彈性特征使其在動力傳輸時通過彈簧的伸展來吸收沖擊力、補償偏差。有利于減少沖擊負荷和集中應力。

-特殊設計以保證彈簧的長壽命

采用U型的轂齒,運行時聯軸器的彈簧能夠漸進式地與轂齒貼合,這樣當聯軸器負荷增大時,彈簧與轂齒的接觸面積更多,因此能夠傳遞更高的扭矩并將摩擦應力分散在更大的范圍里,降低了局部摩擦應力。

此外U型轂齒凹槽也能夠容納更多潤滑劑,從而也提高了彈簧的使用壽命。Lovejoy蛇型彈簧聯軸器系列產品功能齊全,能夠滿足各種場合。有水平型(H型)、垂直型(V型)以及中間加長型等多種設計、各種尺寸可供選擇。

2.蛇型彈簧聯軸器的優點

-全金屬撓性聯軸器,在動力傳輸系統受到振動與沖擊時給予保護。

-錐形彈簧鎖緊裝置設計提供優越的扭轉緩沖。

-高彈性,鈍化處理的合金剛彈簧和高精度的加工,以保證產品高性能和長壽命。

-減振能力30%以上,給驅動和被驅動裝置提安全保護。

-安裝、維修方便,為減少勞動力和降低停機時間。

-有水平分型和垂直分型兩種設計,以滿足各種應用需要。

-水平分型適用于安裝空間有一定要求的場合,彈簧拆裝非常方便,外殼由鈍化鑄鋁制作。

-垂直分型適用于高轉速場合,有更好的性能,外殼由模鍛鋼壓制而成。

-1000系列產品能與滿足各種工業標準的其他產品直接替換。

-可為泵等產品提供標準的簡便脫卸式加長段。

-樂兆為鎖緊式彈簧提供5年的潤滑質量保證。

-有多種不同品牌的油脂可供選擇。

-最大扭矩435000Nm,提高轉速6000RPM。

-最大開孔尺寸450mm。

-有多種軸孔組合可供選擇。

總結:

非金屬材料的彈性元件都是變剛度的,常用非金屬材料的剛度多隨載荷的增大而增大,故緩沖性好,特別適用于工作載荷有較大變化的機器。

(4)非金屬彈性聯軸器——彈性套柱銷聯軸器

1.組成:兩半聯軸器 + 套有彈性圈的柱銷。

2.特點:結構簡單,成本低,允許綜合偏移,且緩沖、吸振。

3.允許最大偏移量:△y=0.2~0.7mm, △x=2~7.5mm, △α=30′~1°30′。

注:為補償較大的△x,安裝時要留出間隙C,設計時要留出距離A,以便更換橡膠圈時不必拆開兩軸。

4.材料:半聯軸器——HT200,ZG270-500,或35鋼。

柱銷——35鋼,正火處理;

彈性套——天然橡膠或合成橡膠。

5.應用:啟動頻繁,變載下工作的軸聯接;工作溫度t=-20~50℃;圓周速度Vmax<30m/s;確保無油和其它有害于橡膠的介質。

(4) 非金屬彈性聯軸器——彈性柱銷聯軸器

1.組成:兩半聯軸器 + MC尼龍柱銷 + 兩側擋板(以防柱銷滑出)。

2.特點:結構簡單,制造容易,維護方便,傳遞T大,允許較大的△y,緩沖、吸振,但對溫度敏感,不宜用于高溫。

3.允許偏移量:△y=0.15~0.25mm, △α=30′。

4.工作溫度:  t= -20~60℃。

5.應用:代替彈性套柱銷聯軸器,傳遞大的T。

(4)非金屬彈性聯軸器——梅花/星形形聯軸器

1.組成:將梅花形彈性元件置于兩半聯軸器的凸爪之間,工作時彈性件受擠壓并傳遞轉矩。

2.彈性元件材料:丁腈橡膠,聚氨脂,尼龍等。

3.特點:結構簡單,價格低,有良好的補償位移和減振能力。

4.允許偏移量:△y=0.5~1.8mm, △x=1.2~5mm, △α=1°~2°

5.允許外緣速度:鑄鐵V=30~50m/s;鑄鋼V=60m/s;  鍛鋼V=100~120m/s 。

(4)非金屬彈性聯軸器——輪胎聯軸器

1.組成:輪胎狀彈性元件 +加緊板 +兩半聯軸器 +螺釘。

2.特點:富有彈性,消振能力強,扭轉剛度小,但徑向尺寸較大,過載時產生附加軸向載荷。

3.允許偏移量:△y=0.01D, △x=0.02D, △α=5°~12°(D為輪胎外徑)。

4.應用:起動頻繁,正反轉向,nmax=5000r/min,沖擊大的兩軸聯接。

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