聯(lián)軸器選擇與計算.doc

當軸與軸要聯(lián)接傳達動力時，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)軸器當作橋梁來維持兩軸間的動力傳達，并達到吸收兩軸間的徑向、角度及軸向偏差，進而延長機械的壽命，提高機械的品質(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()：當兩軸聯(lián)接時，兩軸徑向間的偏差量。2.角度偏差()：當兩軸聯(lián)結時，兩軸的偏差角度。3.軸向偏差(?)：當兩軸聯(lián)結時，兩軸在軸方向所產(chǎn)生的位移量。4.轉(zhuǎn)矩：當一作用力驅(qū)動一軸轉(zhuǎn)動時，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：當物體承受扭力作用時，在其圓周上一定會產(chǎn)生扭曲變形，而有關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)機械特性的要求，如有無齒隙、抗扭剛度高低、振動沖擊力吸收等等，選擇合適的聯(lián)軸器型式。2.由驅(qū)動機械（如電機）動力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)表中查得負載條件系數(shù)K1，運轉(zhuǎn)時間系數(shù)K2，起動停止頻度系數(shù)K3，周圍環(huán)境溫度系數(shù)K4，求得補正扭力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必須大于原動側及被動側雙方所產(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，對于振動頻率亦須檢討。即轉(zhuǎn)矩變動的頻率與軸的固有振動數(shù)N1避免造成共振的現(xiàn)象產(chǎn)生。軸的固有振動數(shù)N1的求法為:K=聯(lián)軸器的彈簧定數(shù)（kgfcm/rad）IA=驅(qū)動側的慣性矩（kgfcms2）IB=從動側的慣性矩（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動的部件并具有一定的補償兩軸偏移的能力，為了減少機械傳動系統(tǒng)的振動、降低沖擊尖峰載荷，聯(lián)軸器還應具有一定的緩沖減震性能。聯(lián)軸器有時也兼有過載安全保護作用。（2）聯(lián)軸器的類型特點剛性聯(lián)軸器：剛性聯(lián)軸器不具有補償被聯(lián)兩軸軸線相對偏移的能力，也不具有緩沖減震性能；但結構簡單，價格便宜。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，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：在結構上的特點是，存在一個保險環(huán)節(jié)（如銷釘可動聯(lián)接等），其只能承受限定載荷。當實際載荷超過事前限定的載荷時，保險環(huán)節(jié)就發(fā)生變化，截斷運動和動力的傳遞，從而保護機器的其余部分不致?lián)p壞，即起安全保護作用。起動安全聯(lián)軸器：除了具有過載保護作用外，還有將機器電動機的帶載起動轉(zhuǎn)變?yōu)榻瓶蛰d起動的作用。（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，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，需補償時選撓性聯(lián)軸器；裝拆：考慮裝拆方便，選可直接徑向移動的聯(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，盡量選擇價格低，維護簡單的聯(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)格各自概念的基礎上，根據(jù)傳動的需要來選擇聯(lián)軸器，首先從已經(jīng)制訂為標準的聯(lián)軸器中選擇，目前我過制訂為國際和行標的聯(lián)軸器有數(shù)十種，這些標準聯(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和適合范圍，基本能夠滿足多種工況的需要，一般情況下設計人員無需自行設計聯(lián)軸器，只有在現(xiàn)有標準聯(lián)軸器不能滿足需要時才自行設計聯(lián)軸器。標準聯(lián)軸器選購方便，價格比自行設計的非標準聯(lián)軸器要便宜很多。在眾多的標準聯(lián)軸器中，正確選擇適合自己需要的最佳聯(lián)軸器，關系到機械產(chǎn)品軸系傳動的工作性能、可靠性、使用壽命、振動、噪聲、節(jié)能、傳動效率、傳動精度、經(jīng)濟性等一系列問題，也關系到機械產(chǎn)品的質(zhì)量。設計人員在選用聯(lián)軸器時應立足于從軸系傳動的角度和需要來選擇聯(lián)軸器，應避免單純的只考慮主、從動端聯(lián)接選擇聯(lián)軸器。一、選擇聯(lián)軸器應考慮的因素（一）動力機的機械特性動力機到工作機之間，通過一個或數(shù)個不同品種型式、規(guī)格的聯(lián)軸器將主、從動端聯(lián)接起來，形成軸系傳動系統(tǒng)。在機械傳動中，動力機不外乎電動機、內(nèi)燃機和氣輪機。由于動力機工作原理和機構不同，其機械特性差別較大，有的運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，有的運轉(zhuǎn)時有沖擊，對傳動系統(tǒng)形成不等的影響。根據(jù)動力機的機械特性，將動力機分為四類。見表1。表1動力機系數(shù)Kw動力機類別代號動力機名稱動力機系數(shù)Kw動力機類別代號動力機名稱動力機系數(shù)Kw電動機、透平1.0二缸內(nèi)燃機1.4四缸及四缸以上內(nèi)燃機1.2單缸內(nèi)燃機1.6動力機的機械特性對整個傳動系統(tǒng)有一定的影響，不同類別的動力機，由于其機械特性不同，應選取相應的動力機系數(shù)Kw，選擇適合于該系統(tǒng)的最佳聯(lián)軸器。動力機的類別是選擇聯(lián)軸器品種的基本因素，動力機的功率是確定聯(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。固定的機械產(chǎn)品傳動系統(tǒng)中的動力機大都是電動機，運行的機械產(chǎn)品傳動系統(tǒng)（例如船舶、各種車輛等）中的動力機多為內(nèi)燃機，當動力機為缸數(shù)不同的內(nèi)燃機時，必須考慮扭振對傳動系統(tǒng)的影響，這種影響因素與內(nèi)燃機的缸數(shù)、各缸是否正常工作有關。此時一般應選用彈性聯(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、保護傳動裝置部件，改善對中性能，提高輸出功率的穩(wěn)定性。（二）載荷類別由于結構和材料不同，用于各個機械產(chǎn)品傳動系統(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的工作載荷的沖擊、振動、正反轉(zhuǎn)、制動、頻繁啟動等原因而形成不同類別的載荷。為便于選用計算，將傳動系統(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、振動和轉(zhuǎn)矩變化較大的工作載荷，應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、補償軸線偏移，改善傳動系統(tǒng)工作性能。起動頻繁、正反轉(zhuǎn)、制動時的轉(zhuǎn)矩是正常平穩(wěn)工作時轉(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)軸器只允許短時超載，一般短時超載不得超過公稱轉(zhuǎn)矩的23倍，即Tmax23Tn。低速工況應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，并應作動平衡。高速時不應選用非金屬彈性元件彈性聯(lián)軸器，高速時形成彈性元件變形，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）、部件之間的相對運動等多種因素而產(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)軸器才具有補償兩軸相對位移的性能，因此在實際應用中大量選擇撓性聯(lián)軸器。剛性聯(lián)軸器不具備補償性能，應用范圍受到限制，因此用量很少。角向（）唯一較大的軸系傳動宜選用萬向聯(lián)軸器，有軸向竄動，并需控制軸向位移的軸系傳動，應選用膜片聯(lián)軸器；只有對中精度很高的情況下選用剛性聯(lián)軸器，各標準撓性聯(lián)軸器許用補償量見表3。（五）聯(lián)軸器的傳動精度小轉(zhuǎn)矩和以傳遞運動為主的軸系傳動，要求聯(lián)軸器具有較高的傳動精度，宜選用金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器。大轉(zhuǎn)矩個傳遞動力的軸系傳動，對傳動精度亦有要求，高轉(zhuǎn)速時，應避免選用非金屬彈性元件彈性聯(lián)軸器和可動元件之間有間隙的撓性；聯(lián)軸器，宜選用傳動精度高的膜片聯(lián)軸器。（六）聯(lián)軸器尺寸、安裝和維護聯(lián)軸器外形尺寸，即最大徑向和軸向尺寸，必須在機器設備允許的安裝空間以內(nèi)。應選擇裝拆方便、不用維護、維護周期長或者維護方便、更換易損件不用移動兩軸、對中間調(diào)整容易的聯(lián)軸器。大型機器設備調(diào)整兩軸對中較困難，應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，必然增加維護工作量。對于長期連續(xù)運轉(zhuǎn)和經(jīng)濟效益較高的場合，例如我國冶金企業(yè)的軋機傳動系統(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，維護工作量大，增加了輔助工時，減少了有效工作時間，影響生產(chǎn)效益。國際上工業(yè)發(fā)達國家，已普遍選用使用壽命長、不用潤滑和維護的膜片聯(lián)軸器取代鼓形齒式聯(lián)軸器，不僅提高了經(jīng)濟效益，還可以凈化工作環(huán)境。