第2章 聯(lián)軸器概述
2.1 聯(lián)軸器的特點
聯(lián)軸器是一種用來連接兩軸或軸和回轉件的機械部件，并且能夠傳遞轉速和扭矩的一種機械裝置闸英，在傳遞過程中一同回轉而不脫開也不改變轉動方向和扭矩大小隅忿，有些聯(lián)軸器還有補償兩軸相對位移和緩沖減振等功能。此外征堪，有些聯(lián)軸器還可兼作防止傳動軸系過載的安全裝置瘩缆。
普通聯(lián)軸器是用來連接同一軸線上的兩軸，而萬向聯(lián)軸器是用于連接兩相交軸或平行佃蚜、交錯的兩軸庸娱，它不但允許有較大的軸間夾角，而且允許軸間夾角在限定的范圍內隨著工作需要而變動谐算。而且其傳遞的載荷范圍也非常廣闊熟尉，從數(shù)萬牛頓．米至幾牛頓．米不等，它又有結構緊湊佳抗，傳動效率高坠街，維修保養(yǎng)比較方便等優(yōu)點，因此應用較廣灵科，常用于交通運輸機械墅失、冶金機械、石油機械揭轰、重型機械和精密機械等筑渴。
2.2 彈性聯(lián)軸器
彈性聯(lián)軸器由于具有產生較大彈性形變和阻尼作用的彈性元件，因此除了能補償兩軸相對位移外少炎，還能起緩沖和吸振的作用磕阱。彈性聯(lián)軸器能適應載荷的波動，應用較廣峡审，類型也較多情澈。聯(lián)軸器的緩沖和吸振性能主要與其剛度和阻尼有關。
彈性聯(lián)軸器的特點就是在兩個半聯(lián)軸器的連接中設置彈性元件拨聚。通過彈性元件的彈性變形來補償連軸軸線的相對位移瘤琐。又因彈性元件能儲蓄機械功，故彈性聯(lián)軸器具有緩和沖擊现喳、阻尼振動的能力凯傲，彈性元件的需用變形功越大，則這種能力也越強嗦篱。另外改變彈性元件的彈力常數(shù)能改變扭轉振動的自振頻率冰单，從而防止扭轉振動的發(fā)生幌缝，彈性聯(lián)軸器還能改善軸和支撐的工作條件，減小聯(lián)軸器所受的瞬時過載诫欠，由于彈性聯(lián)軸器有這些特點故在受變載荷涵卵、啟動頻繁、高速運轉荒叼、經常反向以及兩軸不便于嚴格對中的地方經常采用轿偎。
彈性聯(lián)軸器的扭轉剛度可表示為
C=
（2-1）
式中?Mt——聯(lián)軸器所受的扭矩kgf·cm；
θ——兩半聯(lián)軸器在扭矩作用下的相對扭轉角rad
當聯(lián)軸器受扭矩時被廓，轉角與扭矩成正比關系（C為常數(shù)）的聯(lián)軸器坏晦，稱為定剛度聯(lián)軸器；不成正比關系（C為變數(shù)）的稱為變剛度聯(lián)軸器嫁乘。定剛度彈性聯(lián)軸器可用于載荷變化不大的機器連接昆婿，剛度隨扭轉角增加而增加的變剛度聯(lián)軸器時用于載荷變化較大或有共振可能的軸系，以避免共振永努。
彈性聯(lián)軸器結構簡單贞倒、制造容易历谍、維護方便逾冬，從而使它的應用日益廣泛：彈性聯(lián)軸器的彈性元件分為金屬彈簧式和非金屬彈簧式。非金屬彈性元件一般用橡膠渊唁、尼龍奇嗽、皮革等制成嘁汗，均為變剛度的，內摩擦大略菜，重量輕此妙，單位體積材料儲存的變形能大，阻尼性能好池粘，不需潤滑。但橡膠強度低省喝，易蠕變胆誊，耐油耐熱性差，故聯(lián)軸器發(fā)生劇烈振動時要注意溫升肛度。橡膠彈性元件承受變載荷時傻唾，宜預緊，避免反向應力承耿，尼龍制的彈性元件強度比較好冠骄，比橡膠耐磨，彈性模量也比橡膠大得多加袋，使用溫度范圍為-20到-70℃凛辣。
2.3 高彈性聯(lián)軸器
高彈性聯(lián)軸器的彈性元件為橡膠組合環(huán)抱既，它是由橡膠彈性環(huán)硫化在兩個金屬盤上制成。橡膠彈性環(huán)一般成對配置扁誓，為了增加橡膠彈性環(huán)與金屬盤的粘結面積防泵，把兩者的接觸面設計成錐形，再加上裝配是的預壓縮變形產生的與壓應力蝗敢，從而提高了聯(lián)軸器的承載能力和可靠性捷泞。對于較大功率的傳動，可采用多列橡膠環(huán)寿谴。
高彈性橡膠聯(lián)軸器的橡膠組合環(huán)與連接盤锁右、連接凸緣用螺栓連接在一起，一對像膠組合環(huán)之間設有內外限制盤细咽，構成聯(lián)軸器的整體苛每。把聯(lián)軸器兩側的連接法蘭與軸上套裝的輪轂法蘭相連即可用于傳遞扭矩。這種聯(lián)軸器具有高的彈性和良好的減震性能喷融，無相對摩擦木鸭，不需潤滑，適用于潮濕淹摧、多塵巴俯、沖擊較大的兩軸連接。
高彈性橡膠聯(lián)軸器能補償軸線間較大的綜合位移钾抛，按不同的規(guī)格漏炕，許用徑向位移△y=1.2～6.2mm，許用軸向位移△x=0.7～3.5mm衣夏，許用角位移△α=3.2°扭享，被連接兩軸的相對扭轉角θ≤10°，瞬時最大扭矩時為θ≤25°匙蚣，高彈性橡膠聯(lián)軸器傳遞的扭矩與扭轉角的關系
式中?Dm2——橡膠環(huán)的平均外徑cm,
Dm2——橡膠環(huán)的平均內徑cm,
Lm2——橡膠環(huán)平均外徑出的外緣寬度cm,
G——為橡膠的切變模量kgf/cm2,z為橡膠環(huán)的數(shù)目续膳。
橡膠環(huán)的扭剪應力
2.4??聯(lián)軸器的選擇
目前聯(lián)軸器種類繁多，性能各異收班。根據不同的原則可以由不同的分類坟岔。一般可分為剛性和彈性兩大類。剛性聯(lián)軸器中又有固定式和可移式兩種不同的聯(lián)軸器摔桦。彈性聯(lián)軸器根據彈性元件的不同可分為金屬彈性元件聯(lián)軸器和非金屬彈性元件聯(lián)軸器兩種類型社付。不同結構和材料的聯(lián)軸器的承載能力差別很大。以傳遞動力為主的聯(lián)軸器與以傳遞或控制運動為主的聯(lián)軸器顯然不同邻耕。不同類型的聯(lián)軸器適應的轉速范圍亦不一樣鸥咖。由于制造和安裝誤差，運轉中軸承磨損和基礎下沉，工作時受載變形和熱變形等各種原因啼辣，聯(lián)軸器所聯(lián)兩軸難免發(fā)生相對位移啊研。通常，聯(lián)軸器補償兩軸相對位移有兩種方式熙兔，一種是借助聯(lián)軸器中相對可動元件悲伶，使兩半聯(lián)軸器發(fā)生相對運動：另一種是在聯(lián)軸器中安置彈性元件，借助此元件的彈性變形候妻，使兩半聯(lián)軸器發(fā)生相對運動锨耍。第一種補償方式，由于有滑動摩擦柒拌，引起磨損平俩、摩擦發(fā)熱和功率損耗，需要定期潤滑和維護脉裕。這類聯(lián)軸器工作性能在很大程度上與其潤滑和維護條件有關泡缠。第二種補償方式，可以避免摩擦邪船，因而沒有磨損鼎示，也不要潤滑和經常維護，但這類聯(lián)軸器補償兩軸相對位移的能力較差羔峭。
聯(lián)軸器的選用一般是根據工作條件虫店，原動機及工作機械的特性確定聯(lián)軸器的合適類型。選用聯(lián)軸器是要考慮傳遞扭矩的大小缅钠，載荷有否沖擊愁霞、循環(huán)及共振可能性等；還須考慮連軸器的制造誤差熬甫、裝配引起的誤差胰挑、軸受載荷和受熱膨脹后的變形，以及部件之間相對運動等原因引起的兩軸軸線的相對位移大小椿肩。
選擇聯(lián)軸器的類型時瞻颂，還應考慮工作環(huán)境的影響。例如溫度覆旱、濕度及腐蝕性介質等蘸朋。油、溶劑扣唱、陽光和溫度對含有橡膠彈性元件的聯(lián)軸器影響較大，容易引起橡膠老化而改變其物理性能和機械性能团南。此外還應注意選用有潤滑的聯(lián)軸器因漏油而污染環(huán)境或產品噪沙，以及對聯(lián)軸器降低噪音和保證安全的要求。
此外，還應考慮聯(lián)軸器的外形尺寸和安裝方法正歼，使聯(lián)軸器能適應工作環(huán)境辐马，裝配、挑戰(zhàn)和維修能適應給定的操作空間脖耽。應能在軸不需作軸向移動的條件下蔚芥，裝拆大型聯(lián)軸器。
聯(lián)軸器的類型選定后京多，就可以根據軸的直徑秤皿、扭矩和轉速確定聯(lián)軸器的型號和結構尺寸。必要時要進行強度校核痛慷，對關鍵的零部件進行驗算（如轉速高適應驗算輪轂外緣的離心應力办溶，并需進行平衡檢驗，如是彈性聯(lián)軸器應計算單性元件的變形）樱炬。大部分的聯(lián)軸器已經標準化和系列化抠阴，可以參照有關手冊查閱和選用。有時可根據工作要求择绘，參照詳盡聯(lián)軸器的標準自行設計粥割，決定聯(lián)軸器的結構和尺寸。
選擇聯(lián)軸器時混砸，聯(lián)軸器的計算扭矩應取機械不穩(wěn)定運轉時的動載荷及過載時的最大扭矩突妇。如最大扭矩能精確求出時，則此最大扭矩就可作為聯(lián)軸器的計算扭矩努释，而最大扭矩不能精確求得時碘梢，聯(lián)軸器的計算扭矩可按下式確定
Mtj=KMt （2-4）
式中 Mtj——計算扭矩，kgf·m
K——工作情況系數(shù)伐蒂，其值見表2.1
Mt——聯(lián)軸器需傳遞的扭矩煞躬，kgf·m
表2.1 工作機械的工作情況系數(shù)
| 原動機 |
工作機械 |
K |
| 電動機 |
皮帶運輸機，鼓風機
鏈式運輸機逸邦，刮板運輸機恩沛，螺旋運輸機，離心泵缕减，攪拌機等
往復式泵雷客，往復式壓縮機，球磨機桥狡，破碎機搅裙，沖剪機等
起重機，升降機等 |
1.25~1.5
1.5~2.0
2.0~3.0
3.0~4.0 |
渦輪機
往復式
發(fā)動機 |
發(fā)電機裹芝，離心泵部逮，鼓風機等
發(fā)電機等
離心泵等
往復式工作機（如壓縮機） |
1.2~1.5
1.5~2.0
3~4
4~5 |
從表2.1中可知，機器的工作愈不平穩(wěn)，K值就愈大讲幌。應特別注意表中給出的K值有比較大的變化范圍油后，一般對剛性固定式聯(lián)軸器、剛性可移式聯(lián)軸器選用表中較大的K值仙涡，彈性聯(lián)軸器選用表中較小的K值容书，工作機械的轉動慣量小，載荷平穩(wěn)時眶蹈，取較小的K值藤棕，對于安全聯(lián)軸器則選用最小的K值。
2.5 聯(lián)軸器的工作情況
大功率柴油機輸出轉矩的不均勻性對傳動裝置的工作可靠性和壽命有重大影響天枣。對多缸柴油機來說遭歉，由于以下四方面原因的存在：
(l）柴油機氣缸內爆發(fā)壓力所產生的激振力矩是脈沖式周期變化的；
(2）柴油機曲柄連桿機構的質量及慣性所產生的激振力矩是周期變化的袖指；
(3）接受功率部件所吸收的轉矩不是定值而產生的激振力矩是隨機變化的肪援；
(4)各缸功率不均衡偏差的客觀存及其分布的隨機性導致柴油機輸出轉矩產生隨機波動性等，致使柴油機輸出轉矩的不均勻性不可避免熟什。
為了改善傳動裝置的工作條件堕义、延長其使用壽命，一般在柴油機與傳動裝置之間安裝具有減振性能的彈性聯(lián)軸器脆栋，從而達到有效衰減柴油機輸出轉矩的不均勻性倦卖。但是，具有某一定值彈性的聯(lián)軸器椿争，并不是在任意的變扭矩作用下都能產生減振的效果怕膛，有時反而會引起更強烈的振動。其原因不在于此聯(lián)軸器剛度的大小秦踪。只有聯(lián)軸器的剛度與整個傳動軸系的其他參數(shù)和在和協(xié)調時褐捻，才能產生減振效果。
聯(lián)軸器的彈性元件采用剪切型橡膠元件椅邓，該橡膠元件的彈性高柠逞，外形尺寸大，適用于對減振和緩沖要求較高的傳動景馁。聯(lián)軸器受到來自柴油機的不均勻的輸出轉矩以及萬向節(jié)所傳遞的扭轉振動板壮，使聯(lián)軸器兩軸存在相對徑向位移，引起一定數(shù)量的徑向附加載荷和軸向附加載荷合住，從而導致彈性原件的失效僵卿。如果徑向位移過大，不僅對彈性聯(lián)軸器會造成影響释何，還將使萬向軸和軸承承受很大的附加徑向載荷膏般；產生振動儿趋，噪聲等不良影響档低。
2.6 本章小結
聯(lián)軸器是一種用來連接兩軸或軸和回轉件的機械部件娜珍，并且能夠傳遞轉速和扭矩的一種機械裝置，在傳遞過程中一同回轉而不脫開也不改變轉動方向和扭矩大小梭甸，有些聯(lián)軸器還有補償兩軸相對位移和緩沖減振等功能踏拓。本章通過對聯(lián)軸器的系統(tǒng)介紹，基本了解了普通聯(lián)軸器以及彈性聯(lián)軸器的特點及所用場合蜜雏。了解聯(lián)軸器的選用標準和方法韩烹，同時還分析了的聯(lián)軸器的工作情況。聯(lián)軸器受到來自柴油機的不均勻的輸出轉矩以及萬向節(jié)所傳遞的扭轉振動孝摘，使聯(lián)軸器兩軸之間產生相對位移酿势，引起一定數(shù)量的徑向附加載荷和軸向附加載荷，從而導致彈性元件的失效妻往。
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