聯(lián)軸器選擇與計(jì)算.doc

當(dāng)軸與軸要聯(lián)接傳達(dá)動(dòng)力時(shí)，一般有用皮帶輪或齒輪做聯(lián)接，但若要求兩軸要在一直線上且要求等速轉(zhuǎn)動(dòng)的話，則必須使用聯(lián)軸器來聯(lián)接。而因加工精度、軸受熱膨脹或運(yùn)轉(zhuǎn)中軸受力彎曲等，將使兩軸間的同心度產(chǎn)生變化，因此可用柔性聯(lián)軸器當(dāng)作橋梁來維持兩軸間的動(dòng)力傳達(dá)，并達(dá)到吸收兩軸間的徑向、角度及軸向偏差，進(jìn)而延長機(jī)械的壽命，提高機(jī)械的品質(zhì)。種類聯(lián)軸器一般可區(qū)分為兩大類，剛性（Rigid）聯(lián)軸器和柔性（Flexible）聯(lián)軸器。剛性聯(lián)軸器對于兩軸間同心度的要求非常高。因此柔性聯(lián)軸器被廣泛地使用。一般柔性聯(lián)軸器的分類為：一、橡膠式聯(lián)軸器(ELASTOMERIC)二、金屬性聯(lián)軸器（METALLIC）常用語說明1.平行偏差()：當(dāng)兩軸聯(lián)接時(shí)，兩軸徑向間的偏差量。2.角度偏差()：當(dāng)兩軸聯(lián)結(jié)時(shí)，兩軸的偏差角度。3.軸向偏差(?)：當(dāng)兩軸聯(lián)結(jié)時(shí)，兩軸在軸方向所產(chǎn)生的位移量。4.轉(zhuǎn)矩：當(dāng)一作用力驅(qū)動(dòng)一軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，此作用力與軸半徑相乘即為轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩=力力臂。5.抗扭剛度：當(dāng)物體承受扭力作用時(shí)，在其圓周上一定會(huì)產(chǎn)生扭曲變形，而有關(guān)此變形量大小的特性則稱為抗扭剛度，抗扭剛度大表示變形量小，反之抗扭剛度小，則表示變形量大。一般柔性聯(lián)軸器的選型1.首先根據(jù)機(jī)械特性的要求，如有無齒隙、抗扭剛度高低、振動(dòng)沖擊力吸收等等，選擇合適的聯(lián)軸器型式。2.由驅(qū)動(dòng)機(jī)械（如電機(jī)）動(dòng)力KW，HP及聯(lián)軸器使用回轉(zhuǎn)數(shù)N求得聯(lián)軸器承受的轉(zhuǎn)矩TATA(Kg.m)=973.5KW/N(rpm)=716.2HP/N(rpm)或TA(Nm)=9550KW/N(r/min)3.由被正系數(shù)表中查得負(fù)載條件系數(shù)K1，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間系數(shù)K2，起動(dòng)停止頻度系數(shù)K3，周圍環(huán)境溫度系數(shù)K4，求得補(bǔ)正扭力TD。TD=TAK1K2K3K44.選用聯(lián)軸器的常用轉(zhuǎn)矩TN必須大于被正轉(zhuǎn)矩TD。TNTD5.聯(lián)軸器所能承受的最大扭力TM必須大于原動(dòng)側(cè)及被動(dòng)側(cè)雙方所產(chǎn)生的最大扭力TS。TMTS6.確定孔徑范圍是否適用。7.除了以上的選定步驟外，對于振動(dòng)頻率亦須檢討。即轉(zhuǎn)矩變動(dòng)的頻率與軸的固有振動(dòng)數(shù)N1避免造成共振的現(xiàn)象產(chǎn)生。軸的固有振動(dòng)數(shù)N1的求法為:K=聯(lián)軸器的彈簧定數(shù)（kgfcm/rad）IA=驅(qū)動(dòng)側(cè)的慣性矩（kgfcms2）IB=從動(dòng)側(cè)的慣性矩（kgfcms2）（1）聯(lián)軸器的功用聯(lián)軸器是將兩軸軸向聯(lián)接起來并傳遞扭矩及運(yùn)動(dòng)的部件并具有一定的補(bǔ)償兩軸偏移的能力，為了減少機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)、降低沖擊尖峰載荷，聯(lián)軸器還應(yīng)具有一定的緩沖減震性能。聯(lián)軸器有時(shí)也兼有過載安全保護(hù)作用。（2）聯(lián)軸器的類型特點(diǎn)剛性聯(lián)軸器：剛性聯(lián)軸器不具有補(bǔ)償被聯(lián)兩軸軸線相對偏移的能力，也不具有緩沖減震性能；但結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜。只有在載荷平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，能保證被聯(lián)兩軸軸線相對偏移極小的情況下，才可選用剛性聯(lián)軸器。撓性聯(lián)軸器：具有一定的補(bǔ)償被聯(lián)兩軸軸線相對偏移的能力，最大量隨型號不同而異。無彈性元件的撓性聯(lián)軸器：承載能力大，但也不具有緩沖減震性能，在高速或轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定或經(jīng)常正、反轉(zhuǎn)時(shí)，有沖擊噪聲。適用于低速、重載、轉(zhuǎn)速平穩(wěn)的場合。非金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器：在轉(zhuǎn)速不平穩(wěn)時(shí)有很好的緩沖減震性能；但由于非金屬（橡膠、尼龍等）彈性元件強(qiáng)度低、壽命短、承載能力小、不耐高溫和低溫，故適用于高速、輕載和常溫的場合金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器：除了具有較好的緩沖減震性能外，承載能力較大，適用于速度和載荷變化較大及高溫或低溫場合。安全聯(lián)軸器：在結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)是，存在一個(gè)保險(xiǎn)環(huán)節(jié)（如銷釘可動(dòng)聯(lián)接等），其只能承受限定載荷。當(dāng)實(shí)際載荷超過事前限定的載荷時(shí)，保險(xiǎn)環(huán)節(jié)就發(fā)生變化，截?cái)噙\(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞，從而保護(hù)機(jī)器的其余部分不致?lián)p壞，即起安全保護(hù)作用。起動(dòng)安全聯(lián)軸器：除了具有過載保護(hù)作用外，還有將機(jī)器電動(dòng)機(jī)的帶載起動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榻瓶蛰d起動(dòng)的作用。（3）聯(lián)軸器的選用聯(lián)軸器選擇原則：轉(zhuǎn)矩T：T，選剛性聯(lián)軸器、無彈性元件或有金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器；T有沖擊振動(dòng)，選有彈性元件的撓性聯(lián)軸器；轉(zhuǎn)速n：n，非金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器；對中性：對中性好選剛性聯(lián)軸器，需補(bǔ)償時(shí)選撓性聯(lián)軸器；裝拆：考慮裝拆方便，選可直接徑向移動(dòng)的聯(lián)軸器；環(huán)境：若在高溫下工作，不可選有非金屬元件的聯(lián)軸器；成本：同等條件下，盡量選擇價(jià)格低，維護(hù)簡單的聯(lián)軸器聯(lián)軸器品種、型式、規(guī)格很多，在正確理解品種、型式、規(guī)格各自概念的基礎(chǔ)上，根據(jù)傳動(dòng)的需要來選擇聯(lián)軸器，首先從已經(jīng)制訂為標(biāo)準(zhǔn)的聯(lián)軸器中選擇，目前我過制訂為國際和行標(biāo)的聯(lián)軸器有數(shù)十種，這些標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器絕大多數(shù)是通用聯(lián)軸器，每一種聯(lián)軸器都有各自的特點(diǎn)和適合范圍，基本能夠滿足多種工況的需要，一般情況下設(shè)計(jì)人員無需自行設(shè)計(jì)聯(lián)軸器，只有在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器不能滿足需要時(shí)才自行設(shè)計(jì)聯(lián)軸器。標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器選購方便，價(jià)格比自行設(shè)計(jì)的非標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器要便宜很多。在眾多的標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器中，正確選擇適合自己需要的最佳聯(lián)軸器，關(guān)系到機(jī)械產(chǎn)品軸系傳動(dòng)的工作性能、可靠性、使用壽命、振動(dòng)、噪聲、節(jié)能、傳動(dòng)效率、傳動(dòng)精度、經(jīng)濟(jì)性等一系列問題，也關(guān)系到機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量。設(shè)計(jì)人員在選用聯(lián)軸器時(shí)應(yīng)立足于從軸系傳動(dòng)的角度和需要來選擇聯(lián)軸器，應(yīng)避免單純的只考慮主、從動(dòng)端聯(lián)接選擇聯(lián)軸器。一、選擇聯(lián)軸器應(yīng)考慮的因素（一）動(dòng)力機(jī)的機(jī)械特性動(dòng)力機(jī)到工作機(jī)之間，通過一個(gè)或數(shù)個(gè)不同品種型式、規(guī)格的聯(lián)軸器將主、從動(dòng)端聯(lián)接起來，形成軸系傳動(dòng)系統(tǒng)。在機(jī)械傳動(dòng)中，動(dòng)力機(jī)不外乎電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)和氣輪機(jī)。由于動(dòng)力機(jī)工作原理和機(jī)構(gòu)不同，其機(jī)械特性差別較大，有的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，有的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有沖擊，對傳動(dòng)系統(tǒng)形成不等的影響。根據(jù)動(dòng)力機(jī)的機(jī)械特性，將動(dòng)力機(jī)分為四類。見表1。表1動(dòng)力機(jī)系數(shù)Kw動(dòng)力機(jī)類別代號動(dòng)力機(jī)名稱動(dòng)力機(jī)系數(shù)Kw動(dòng)力機(jī)類別代號動(dòng)力機(jī)名稱動(dòng)力機(jī)系數(shù)Kw電動(dòng)機(jī)、透平1.0二缸內(nèi)燃機(jī)1.4四缸及四缸以上內(nèi)燃機(jī)1.2單缸內(nèi)燃機(jī)1.6動(dòng)力機(jī)的機(jī)械特性對整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)有一定的影響，不同類別的動(dòng)力機(jī)，由于其機(jī)械特性不同，應(yīng)選取相應(yīng)的動(dòng)力機(jī)系數(shù)Kw，選擇適合于該系統(tǒng)的最佳聯(lián)軸器。動(dòng)力機(jī)的類別是選擇聯(lián)軸器品種的基本因素，動(dòng)力機(jī)的功率是確定聯(lián)軸器的規(guī)格大小的主要依據(jù)之一，與聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩成正比。固定的機(jī)械產(chǎn)品傳動(dòng)系統(tǒng)中的動(dòng)力機(jī)大都是電動(dòng)機(jī)，運(yùn)行的機(jī)械產(chǎn)品傳動(dòng)系統(tǒng)（例如船舶、各種車輛等）中的動(dòng)力機(jī)多為內(nèi)燃機(jī)，當(dāng)動(dòng)力機(jī)為缸數(shù)不同的內(nèi)燃機(jī)時(shí)，必須考慮扭振對傳動(dòng)系統(tǒng)的影響，這種影響因素與內(nèi)燃機(jī)的缸數(shù)、各缸是否正常工作有關(guān)。此時(shí)一般應(yīng)選用彈性聯(lián)軸器，以調(diào)整軸系固有頻率，降低扭振振幅，從而減振、緩沖、保護(hù)傳動(dòng)裝置部件，改善對中性能，提高輸出功率的穩(wěn)定性。（二）載荷類別由于結(jié)構(gòu)和材料不同，用于各個(gè)機(jī)械產(chǎn)品傳動(dòng)系統(tǒng)的聯(lián)軸器，其載荷能力差異很大。載荷類別主要是針對工作機(jī)的工作載荷的沖擊、振動(dòng)、正反轉(zhuǎn)、制動(dòng)、頻繁啟動(dòng)等原因而形成不同類別的載荷。為便于選用計(jì)算，將傳動(dòng)系統(tǒng)的載荷分為四類，見表2。表2載荷類別載荷類別載荷狀況工況系數(shù)K載荷類別載荷狀況工況系數(shù)K載荷均勻，工作平穩(wěn)11.5重沖擊載荷，頻繁正反轉(zhuǎn)2.52.75中等沖擊載荷1.52.5特重沖擊載荷，頻繁正反轉(zhuǎn)2.75傳動(dòng)系統(tǒng)的載荷類別是選擇聯(lián)軸器品種的基本依據(jù)。沖擊、振動(dòng)和轉(zhuǎn)矩變化較大的工作載荷，應(yīng)選擇具有彈性元件的撓性聯(lián)軸器即彈性聯(lián)軸器，以緩沖、減振、補(bǔ)償軸線偏移，改善傳動(dòng)系統(tǒng)工作性能。起動(dòng)頻繁、正反轉(zhuǎn)、制動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩是正常平穩(wěn)工作時(shí)轉(zhuǎn)矩的數(shù)倍，是超載工作，必然縮短聯(lián)軸器彈性元件使用壽命，聯(lián)軸器只允許短時(shí)超載，一般短時(shí)超載不得超過公稱轉(zhuǎn)矩的23倍，即Tmax23Tn。低速工況應(yīng)避免選用只適用于中小功率的聯(lián)軸器，例如：彈性套柱銷聯(lián)軸器、芯型彈性聯(lián)軸器、多角形橡膠聯(lián)軸器、輪胎式聯(lián)軸器等；需要控制過載安全保護(hù)的軸系，宜選用安全聯(lián)軸器；載荷變化較大的并有沖擊、振動(dòng)的軸系，宜選擇具有彈性元件且緩沖和減振效果較好的彈性聯(lián)軸器。金屬彈性元件彈性聯(lián)軸器承載能力高于非金屬彈性元件彈性聯(lián)軸器；彈性元件受擠壓的彈性聯(lián)軸器可靠性高于彈性元件受剪切的彈性聯(lián)軸器。（三）聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)速聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)速范圍是根據(jù)聯(lián)軸器不同材料允許的線速度和最大外緣尺寸，經(jīng)過計(jì)算而確定。不同材料和品種、規(guī)格的聯(lián)軸器許用轉(zhuǎn)速的范圍不相同，改變聯(lián)軸器的材料可提高聯(lián)軸器許用轉(zhuǎn)速范圍，材料為鋼的許用轉(zhuǎn)速大于材料為鑄鐵的許用轉(zhuǎn)速。用于n5000r/min工況條件的聯(lián)軸器，應(yīng)考慮聯(lián)軸器外緣離心力和彈性元件變形等影響因素，并應(yīng)作動(dòng)平衡。高速時(shí)不應(yīng)選用非金屬彈性元件彈性聯(lián)軸器，高速時(shí)形成彈性元件變形，宜選用高精度的撓性聯(lián)軸器，目前國外用于高速的聯(lián)軸器不外乎膜片聯(lián)軸器和高精度鼓形齒式聯(lián)軸器。（四）聯(lián)軸器所聯(lián)兩軸相對位移聯(lián)軸器所聯(lián)兩軸由于制造誤差、裝配誤差、安裝誤差、軸受載而產(chǎn)生變形、基座變形、軸承受損、溫度變化（熱脹、冷縮）、部件之間的相對運(yùn)動(dòng)等多種因素而產(chǎn)生相對位移。一般情況下，兩軸相對位移是難以避免的，但不同工況條件下的軸系傳動(dòng)所產(chǎn)生的位移方向，即軸向（x）、徑向（y）、角向（）以及位移量的大小有所不同。只有撓性聯(lián)軸器才具有補(bǔ)償兩軸相對位移的性能，因此在實(shí)際應(yīng)用中大量選擇撓性聯(lián)軸器。剛性聯(lián)軸器不具備補(bǔ)償性能，應(yīng)用范圍受到限制，因此用量很少。角向（）唯一較大的軸系傳動(dòng)宜選用萬向聯(lián)軸器，有軸向竄動(dòng)，并需控制軸向位移的軸系傳動(dòng)，應(yīng)選用膜片聯(lián)軸器；只有對中精度很高的情況下選用剛性聯(lián)軸器，各標(biāo)準(zhǔn)撓性聯(lián)軸器許用補(bǔ)償量見表3。（五）聯(lián)軸器的傳動(dòng)精度小轉(zhuǎn)矩和以傳遞運(yùn)動(dòng)為主的軸系傳動(dòng)，要求聯(lián)軸器具有較高的傳動(dòng)精度，宜選用金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器。大轉(zhuǎn)矩個(gè)傳遞動(dòng)力的軸系傳動(dòng)，對傳動(dòng)精度亦有要求，高轉(zhuǎn)速時(shí)，應(yīng)避免選用非金屬彈性元件彈性聯(lián)軸器和可動(dòng)元件之間有間隙的撓性；聯(lián)軸器，宜選用傳動(dòng)精度高的膜片聯(lián)軸器。（六）聯(lián)軸器尺寸、安裝和維護(hù)聯(lián)軸器外形尺寸，即最大徑向和軸向尺寸，必須在機(jī)器設(shè)備允許的安裝空間以內(nèi)。應(yīng)選擇裝拆方便、不用維護(hù)、維護(hù)周期長或者維護(hù)方便、更換易損件不用移動(dòng)兩軸、對中間調(diào)整容易的聯(lián)軸器。大型機(jī)器設(shè)備調(diào)整兩軸對中較困難，應(yīng)選擇使用耐久和更換易損件方便的聯(lián)軸器。金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器一般比非金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器使用壽命長。需密封潤滑和使用不耐久的聯(lián)軸器，必然增加維護(hù)工作量。對于長期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)和經(jīng)濟(jì)效益較高的場合，例如我國冶金企業(yè)的軋機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的高速端，目前普遍采用的是齒式聯(lián)軸器，齒式聯(lián)軸器雖然理論上傳遞轉(zhuǎn)矩大，但必須在潤滑和密封良好的條件下才能耐久工作，且需經(jīng)常檢查密封狀況，注潤滑油或潤滑脂，維護(hù)工作量大，增加了輔助工時(shí)，減少了有效工作時(shí)間，影響生產(chǎn)效益。國際上工業(yè)發(fā)達(dá)國家，已普遍選用使用壽命長、不用潤滑和維護(hù)的膜片聯(lián)軸器取代鼓形齒式聯(lián)軸器，不僅提高了經(jīng)濟(jì)效益，還可以凈化工作環(huán)境。