联轴器在选用时应注意的几方面
联轴器品种、型式、规格良多,在准确理解品种、型式、规格各自概念的基础上,根据传动的需要来选择联轴器,首先从标准的联轴器中选择,目前国际和行标的联轴器有数十种,这些标准联轴器绝大多数是通用联轴器,每一种联轴器都有各自的特点和适合范围,基本能够满足多种情况的需要。标准联轴器选购利便,价格比自行设计的非尺度联轴器要便宜良多。在众多的联轴器中,准确选择适合自己需要的最佳联轴器,关系到机械产品轴系传动的工作机能、可靠性、使用寿命、振动、噪声、节能、传动效率、传动精度、经济性等一系列题目,也关系到机械产品的质量。
一、选择联轴器应考虑的因素
(一)动力机的机械特性
动力机到工作机之间,通过一个或数个不同品种型式、规格的联轴器将主、从动端联接起来,形成轴系传动系统。在机械传动中,动力机不过乎电念头、内燃机和气轮机。因为动力机工作原理和机构不同,其机械特性差别较大,有的运转平稳,有的运转时有冲击,对传动系统形成不等的影响。根据动力机的机械特性,将动力机分为四类。见表 1 。
表 1 动力机系数 Kw
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动力机类别代号 |
动力机名称 |
动力机系数 Kw |
动力机类别代号 |
动力机名称 |
动力机系数 Kw |
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Ⅰ |
电动机、透平 |
1.0 |
Ⅲ |
二缸内燃机 |
1.4 |
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Ⅱ |
四缸及四缸以上内燃机 |
1.2 |
Ⅳ |
单缸内燃机 |
1.6 |
动力机的机械特性对整个传动系统有一定的影响,不同种别的动力机,因为其机械特性不同,应选取相应的动力机系数 Kw ,选择适合于该系统的最佳联轴器。动力机的种别是选择联轴器品种的基本因素,动力机的功率是确定联轴器的规格大小的主要依据之一,与联轴器转矩成正比。
固定的机械产品传动系统中的动力机大都是电念头,运行的机械产品传动系统(例如船舶、各种车辆等)中的动力机多为内燃机,当动力机为缸数不同的内燃机时,必需考虑扭振对传动系统的影响,这种影响因素与内燃机的缸数、各缸是否正常工作有关。此时一般应选用弹性联轴器,以调整轴系固有频率,降低扭振振幅,从而减振、缓冲、保护传动装置部件,改善对中机能,进步输出功率的不乱性。
(二)载荷种别
因为结构和材料不同,用于各个机械产品传动系统的联轴器,其载荷能力差异很大。载荷种别主要是针对工作机的工作载荷的冲击、振动、正反转、制动、频繁启动等原因而形成不同种别的载荷。为便于选用计算,将传动系统的载荷分为四类,见表 2 。
表 2 载荷种别
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载荷类别 |
载荷状况 |
工况系数 K |
载荷类别 |
载荷状况 |
工况系数 K |
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Ⅰ |
载荷均匀,工作平稳 |
1~1.5 |
Ⅲ |
重冲击载荷,频繁正反转 |
2.5~2.75 |
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Ⅱ |
中等冲击载荷 |
1.5~2.5 |
Ⅳ |
特重冲击载荷,频繁正反转 |
>2.75 |
传动系统的载荷种别是选择联轴器品种的基本依据。冲击、振动和转矩变化较大的工作载荷,应选择具有弹性元件的挠性联轴器即弹性联轴器,以缓冲、减振、补偿轴线偏移,改善传动系统工作机能。起动频繁、正反转、制动时的转矩是正常平稳工作时转矩的数倍,是超载工作,必定缩短联轴器弹性元件使用寿命,联轴器只答应短时超载,一般短时超载不得超过公称转矩的 2~3 倍,即 [Tmax] ≥ 2~3T n 。
低速工况应避免选用只合用于中小功率的联轴器,例如:弹性套柱销联轴器、芯型弹性联轴器、多角形橡胶联轴器、轮胎式联轴器等;需要控制过载安全保护的轴系,宜选用安全联轴器;载荷变化较大的并有冲击、振动的轴系,宜选择具有弹性元件且缓冲和减振效果较好的弹性联轴器。金属弹性元件弹性联轴器承载能力高于非金属弹性元件弹性联轴器;弹性元件受挤压的弹性联轴器可靠性高于弹性元件受剪切的弹性联轴器。
(三)联轴器的许用转速
联轴器的许用转速范围是根据联轴器不同材料答应的线速度和最大外缘尺寸,经由计算而确定。不同材料和品种、规格的联轴器许用转速的范围不相同,改变联轴器的材料可进步联轴器许用转速范围,材料为钢的许用转速大于材料为铸铁的许用转速。
用于 n>5000r/min 工况前提的联轴器,应考虑联轴器外缘离心力和弹性元件变形等影响因素,并应作动平衡。高速时不应选用非金属弹性元件弹性联轴器,高速时形成弹性元件变形,宜选用高精度的挠性联轴器,目前国外用于高速的联轴器不过乎膜片联轴器和高精度鼓形齿式联轴器。
(四)联轴器所联两轴相对位移
联轴器所联两轴因为制造误差、装配误差、安装误差、轴受载而产生变形、基座变形、轴承受损、温度变化(热胀、冷缩)、部件之间的相对运动等多种因素而产生相对位移。一般情况下,两轴相对位移是难以避免的,但不同工况前提下的轴系传动所产生的位移方向,即轴向( x )、径向( y )、角向(α)以及位移量的大小有所不同。只有挠性联轴器才具有补偿两轴相对位移的机能,因此在实际应用中大量选择挠性联轴器。刚性联轴器不具备补偿机能,应用范围受到限制,因此用量很少。角向(α)独一较大的轴系传动宜选用万向联轴器,有轴向窜动,并需控制轴向位移的轴系传动,应选用膜片联轴器;只有对中精度很高的情况下选用刚性联轴器,各尺度挠性联轴器许用补偿量见表 3 。
(五)联轴器的传动精度
小转矩和以传递运动为主的轴系传动,要求联轴用具有较高的传动精度,宜选用金属弹性元件的挠性联轴器。大转矩个传递动力的轴系传动,对传动精度亦有要求,高转速时,应避免选用非金属弹性元件弹性联轴器和可动元件之间有间隙的挠性;联轴器,宜选用传动精度高的膜片联轴器。
(六)联轴器尺寸、安装和维护
联轴器形状尺寸,即最大径向和轴向尺寸,必需在机器设备答应的安装空间以内。应选择装拆利便、不用维护、维护周期长或者维护利便、更换易损件不用移动两轴、对中间调整轻易的联轴器。
大型机器设备调整两轴对中较难题,应选择使用耐久和更换易损件利便的联轴器。金属弹性元件挠性联轴器一般比非金属弹性元件挠性联轴器使用寿命长。需密封润滑和使用不耐久的联轴器,必定增加维护工作量。对于长期连续运转和经济效益较高的场合,例如我国冶金企业的轧机传动系统的高速端,目前普遍采用的是齿式联轴器,齿式联轴器固然理论上传递转矩大,但必需在润滑和密封良好的前提下才能耐久工作,且需常常检查密封状况,注润滑油或润滑脂,维护工作量大,增加了辅助工时,减少了有效工作时间,影响出产效益。国际上产业发达国家,已普遍选用使用寿命长、不用润滑和维护的膜片联轴器取代鼓形齿式联轴器,不仅进步了经济效益,还可以净化工作环境。在轧机传动系统选用我过研制的弹性活销联轴器和扇形块弹性联轴器,不仅具有膜片联轴器的长处,而且缓冲减振效果好,价格便宜。
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