联轴器讲义201231892437236

联轴器概述20世纪后期，国内外联轴器产品发展很快，品种甚多、性能各异的各种联轴器满足了不同机器的要求。联轴器被广泛用于冶金、矿山、起重运输、造纸、通用等机械的传动，常用联轴器有膜片联轴器、齿式联轴器、梅花联轴器、滑块联轴器、鼓形齿式联轴器、万向联轴器、安全联轴器、弹性联轴器及蛇形弹簧联轴器。联轴器有些已经标准化，选择时先应根据工作要求选定合适的类型，然后按照轴的直径计算扭矩和转速，再从有关手册中查出适用的型号，最后对某些关键零件作必要的验算。联轴器于各种不同主机产品配套使用，周围的工作环境比较复杂，如温度、湿度、水、蒸汽、粉尘、砂子、油、酸、碱、腐蚀介质、盐水、辐射等状况，是选择联轴器时必须考虑的重要因素之一。对于高温、低温、有油、酸、碱介质的工作质量，不宜选用以一般橡胶为弹性元件材料的挠性联轴器，应选择金属弹性元件挠性联轴器，例如膜片联轴器、蛇形弹簧联轴器等。联轴器的分类联轴器种类繁多，按照被联接两轴的相对位置和位置的变动情况，可以分为：1.固定式联轴器。主要用于两轴要求严格对中并在工作中不发生相对位移的地方，结构一般较简单，容易制造，且两轴瞬时转速相同，主要有凸缘联轴器、套筒联轴器、夹壳联轴器等。联轴器的分类2.可移式联轴器。主要用于两轴有偏斜或在工作中有相对位移的地方，根据补偿位移的方法又可分为刚性可移式联轴器和弹性可移式联轴器。（1）刚性可移式联轴器利用联轴器工作零件间构成的动联接具有某一方向或几个方向的活动度来补偿，如牙嵌联轴器（允许轴向位移）、十字沟槽联轴器（用来联接平行位移或角位移很小的两根轴）、万向联轴器（用于两轴有较大偏斜角或在工作中有较大角位移的地方）、齿轮联轴器（允许综合位移）、链条联轴器（允许有径向位移）等。万向联轴器（2）弹性可移式联轴器（简称弹性联轴器）利用弹性元件的弹性变形来补偿两轴的偏斜和位移，同时弹性元件也具有缓冲和减振性能，如蛇形弹簧联轴器、径向多层板簧联轴器、弹性圈栓销联轴器、尼龙栓销联轴器、橡胶套筒联轴器等。联轴器的特点常用的精密联轴器有：弹性联轴器、膜片联轴器、波纹管联轴器、滑块联轴器、梅花联轴器、刚性联轴器。1.弹性联轴器(1)一体成型的金属弹性体；(2)零回转间隙、可同步运转；(3)弹性作用补偿径向、角向和轴向偏差；(4)高扭矩刚性和卓越的灵敏度；(5)顺时针和逆时针回转特性完全相同；(6)免维护、抗油和耐腐蚀性；(7)有铝合金和不锈钢材料供选择；(8)固定方式主要有顶丝和夹紧两种。联轴器的特点2.膜片联轴器(1)高刚性、高转矩、低惯性；(2)采用环形或方形弹性不锈刚片变形；(3)大扭矩承载，高扭矩刚性和卓越的灵敏度；(4)零回转间隙、顺时针和逆时针回转特性相同；(5)免维护、超强抗油和耐腐蚀性；(6)双不锈钢膜片可补偿径向、角向、轴向偏差，单膜片则不能补偿径向偏差。联轴器的特点3.波纹管联轴器(1)无齿隙、扭向刚性、连接可靠、耐腐蚀性、耐高温；(2)免维护、超强抗油，波纹管形结构补偿径向、角向和轴向偏差，偏差存在的情况下也可保持等速作动；(3)顺时针和逆进针回转特性完全相同；联轴器的特点(4)波纹管材质有磷青铜和不锈钢供选择；(5)可适合用于精度和稳定性要求较高的系统。联轴器的特点4.滑块联轴器(1)无齿隙的连接，用于小扭矩的测量传动结构简单；(2)使用方便、容易安装、节省时间、尺寸范围广、转动惯量小，便于目测检查；(3)抗油腐蚀，可电气绝缘，可供不同材料的滑块弹性体选择；(4)轴套和中间件之间的滑动能容许大径向和角向偏差，中间件的特殊凸点设计产生支撑的作用，容许较大的角度偏差，不产生弯曲力矩，侃轴心负荷降至最低。联轴器的特点梅花联轴器(1)紧凑型、无齿隙，提供三种不同硬度弹性体；联轴器的特点(2)可吸收振动，补偿径向和角向偏差；(3)结构简单、方便维修、便于检查；(4)免维护、抗油及电气绝缘、工作温度20℃-60℃；(5)梅花弹性体有四瓣、六瓣、八瓣和十瓣；(6)固定方式有顶丝，夹紧，键槽固定。联轴器的特点6.刚性联轴器(1)重量轻，超低惯性和高灵敏度；(2)免维护，超强抗油和耐腐蚀性；(3)无法容许偏心，使用时应让轴尽量外露；(4)主体材质可选铝合金/不锈钢；(5)固定方式有夹紧、顶丝固定。联轴器的安装形式1.紧固螺栓型：这种低成本类型是传统的固定方式。然而，螺栓的前端与端心直接接触，可能会造成轴心的损伤或拆卸困难。联轴器2.夹持型：利用沉头螺栓拧紧的力量来使狭缝收缩，而将轴心紧紧夹持住。固定和拆卸方便，而且不会千成轴心的损坏。3.分离型：分离型的特点是具有完全分开的轴套，联轴器可以不用移动装置而达到固定，拆卸的目的。联轴器的安装形式•4.半分离型：这种类型一边为夹持型轴套，另一边则采用分离型轴套，先将一边轴心固定在夹持型轴套后，再将装置端的轴心安装聋作哑在分离型的轴套中。•5.键槽型：这种类型与紧固螺栓型一样，是最传统的固定方式，适合较高扭力矩的传动，为防止轴向移动，通常与紧固螺栓型，夹持型并用。•弹性联轴器可传递扭矩和回转角度，同时吸收轴的安装偏差。当安装偏差超过容许值时，可能会产生振动或导致联轴器的寿命缩短。因此要确保偏差的调整适当。常见联轴器的适用范围1.弹性联轴器：适用于旋转编码器、步进电机。2.膜片联轴器：适用于伺服电机、步进电机。3.波纹管联轴器：适用于伺服电机。4.滑块联轴器：适用于普通微型电机。5.梅花联轴器：适用于伺服电机、步进电机。6.刚性联轴器：适用于伺服电机、步进电机。联轴器的选用原则1.选用标准联轴器。设计人员在选择联轴器时首先应在已经制定为国家标准、机械行业标准以及获国家专利的联轴器中选择，只有在现有标准联轴器和专利联轴器不能满足设计需要时才需自己设计联轴器。联轴器的选用原则2.选择联轴器品种、型式。了解联轴器在传动系统中的综合功能，从传动系统总体设计考虑，选择联轴器品种、型式。根据原动机类别和工作载荷类别、工作转速、传动精度、两轴偏移状况、温度、湿度、工作环境等综合因素选择联轴器的品种。根据配套主机的需要选择联轴器的结构型式，当联轴器与制动器配套使用时，宜选择带制动轮或制动盘型式的联轴器；需要过载保护时，宜选择安全联轴器；与法兰联接时，宜选择法兰式；长距离传动，联接的轴向尺寸较大时，宜选择接中间轴型或接中间套型。3.联轴器转矩计算。传动系统中动力机的功率应大于工件机所需功率。根据动力机的功率和转速可计算得到与动力机相联接的高速端的理论短矩T；根据工况系数K及其他有关系数，可计算联轴器的计算转矩Tc。联轴器T与n成反比，因此低速端T大于高速端T。联轴器的选用原则4.初选联轴器型号。根据计算转矩Tc,从标准系列中可选定相近似的公称转矩Tn，选型时应满足Tn≥Tc。初步选定联轴器型号，从标准中可查得联轴器的许用转速[n]和最大径向尺寸D、轴向尺寸L0,就满足联轴器转速n≤[n]。5.根据轴径调整型号。初步选定的联轴器联接尺寸，即轴孔直径d和轴孔长度L，应符合主、从动端轴径的要求，否则还要根据轴径d调整联轴器的规格。主、从动端轴径不相同是普通现象，当转矩、转速相同，主、从动端轴径不相同时，应按大轴径选择联轴器型号。新设计的传动系统中，应选择符合GB/T3852中规定的七种轴孔型式，推荐采用J1型轴孔型式，以提用性和互换性，轴孔长度按联轴器产品标准的规定。联轴器的选用原则6.选择联接型式。联轴器联接型式的选择取决于主、从动端于轴的联接型式，一般采用键联接，为统一键联接型式及代号，在GB/T3852中规定了七种键槽型式，四种无键联接，用得较多的是A型键。7.选定联轴器品种、式、规格。根据动力机和联轴器载荷类别、转速、工作环境等综合因素，选定联轴器品种；根据联轴器的配套、联接情况等因素选定联轴器型式；根据公称转矩、轴孔直径与轴孔长度选定规格。为了保证轴和键的强度，在选定联轴器型号后，应对轴和键强度做校核验算，以最后确定联轴器的型号。联轴器的调试安装一、旋转轴不对中的状态旋转轴对中的要求不外乎两方面的问题，一是两轴线的角度偏差，二是两轴线的径向位置偏差。我们首先了解一下两轴线角度及径向偏差状况，所两轴线谓角度偏差就是指两根轴线在铅垂方向和水平方向夹角的大小，而两轴线位置偏差是指两轴线在铅垂方向和水平方向的偏心量。通常情况下两根转轴存在以下四种情况，联轴器的调试安装即：联轴器的调试安装1、两轴线平行且同心（理想状态）图1（a）所示；2、两轴线平行但不同心图1（b）所示；3、两轴线不平行但同心图1（c）所示；4、两轴线不平行，也不同心图1（d）所示。根据图1所示对主动轴和从动轴相对位置的分析见表（1）。表一联轴器的调试安装表1联轴器偏移的分析Abcda1=a3两轴同心a1≠a3两轴不同心s1=s3两轴平行s1≠s3两轴不平行注：a表示两轴的径向偏差；s表示两轴角度偏差。二、旋转轴对中的检测方法与调整旋转轴不对中的检测方法主要有以下几种：简易法、百分表法包括（单表法、双表法、三表法、五表法）、激光对中仪等，这里主要介绍简易法和双表法。1．简易法利用刀口尺和塞尺对轴线的倾斜和径向偏心进行检查调整，该方法简单易于操作，但是精度较低，适合于轴转速较低的场合，通常要求轴的转速低于500r/min。如图2所示。图2角尺和塞尺的测量方法图二联轴器的调试安装2．外圆端面双表法外圆端面双表法在安装维修作业中使用比较广泛，适用于转速较高的转轴对中找正。如图3所示。图3双表法检查示意图图三联轴器的调试安装。外圆，端面双表法找正时的测量和求解方法一般在安装机械设备时，先装好从动设备，再装主动设备，找正时只需调整主动机。主动机的调整是对两轴心线的同轴度测量结果进行分析计算和调整。同心度的测量见下图。s值测量a值测量联轴器的调试安装两个百分表分别装在同一磁性表座的两根滑杆上，也可以同时装两块百分表。百分表1测出的是径向误差a，百分表2测出的是端面误差s，磁性表座装在基准轴（从动轴）上，也可装在被调整轴上，但是测量时必须转动装表一侧的轴。对于转速不高，精度要求一般的场合，只需转动装表一侧测得数据计算调整即可。联轴器的调试安装对于转速较高精度要求较高的场合，应先转动装表一侧测得数据粗调后，再连上联轴器两轴同时转动测得数据后计算调整。测量时，先测出上方（0°）时的a1与s1，然后顺次转到90°、180°、270°三个位置上，分别测出a2、s2，a3、s3，a4、s4。将测得的数值记录在记录图中。测得结果是否正确，可用式a1+a3=a2+a4；s1+s3=s2+s4检验。a1a2a4s1s2s3s4a3联轴器的调试安装然后，比较对称点的两个径向数值和端面数值（如a1和a3；s1和s3），若对称点的数值相差不超过规定值时（一般转速较高的，轴距较小的，联轴器弹性较小的连接，按0.03-0.06mm考虑；如：半齿联轴器、精制螺栓联轴器等。反之转速较低的，轴距较大的，联轴器弹性较大的连接，按0.05-0.1mm考虑；如：全齿联轴器、弹性柱销联轴器、膜片联轴器等。）则认为符合要求，否则需进行调整。对于精度不高或小型机器，可根据测得数值采用逐次试加或试减垫片，以及左右敲打移动被调整机构进行调整；对于精密和大型机器，则应通过计算来确定应加或应减垫片的厚度和沿水平方向的移动量。联轴器的调试安装同轴度误差计算如下式：径向：上下：(a1-a3)/2左右：(a2-a4)/2端面：上下：(s1-s3)/2左右：(s2-s4)/2联轴器的调试安装下面以两半联轴器既不平行也不同心（如下图）为例，说明用计算方法求解找正调整量的方法。Lts1-s3(a1-a3)/2D联轴器的调试安装根据图中位置，利用相似三角形的比例关系可以计算出点1、点2下应加垫片的厚度。支点1下应加垫片厚度：y1=e+y=（a1-a3）/2+（s1-s3）t/D支点2下应加垫片厚度：y2=e+y+x=（a1-a3）/2+（s1-s3）(t+L)/D同样，用计算方法可求出