联轴器的种类和特性.docx

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联轴器的种类和特性

挠性联轴器

　l．无弹性元件的挠性联轴器

　　这类联轴器因具有挠性，故可补偿两轴的相对位移。

但因无弹性元件，故不能缓冲减振。

常用的有以下几种:

　　1）十字滑块联轴器

　　十字滑块联轴器由两个在端面上开有凹槽的半联轴器1、3，和一个两面带有凸牙的中间盘2所组成。

凹凸牙可在凹槽中滑动，故可补偿安装及运转时两轴间的相对位移。

十字滑块联轴器　　动画

　　这种联轴器零件的材料可用45号钢，工作表面须进行热处理，以提高其硬度；要求较低时也可用Q275钢，不进行热处理。

为了减少摩擦及磨损，使用时应从中间盘的油孔中注油进行润滑。

因为半联轴器与中间盘组成移动副，不能发生相对转动。

故主动轴与从动轴的角速度应相等。

在两轴间有相对位移的情况下工作时，中间盘会产生很大的离心力，从而增大动载荷及磨损。

因此选用时应注意其工作转速不得大于规定值。

　　这种联轴器一般用于转速n<250r/min，轴的刚度较大，且无剧烈冲击处。

效率η＝1-（3～5）fy/d，这里f为摩擦系数，一般取为0.12～0.25；y为两轴间径向位移量，mm；d为轴径，mm。

2）滑块联轴器

　　如右图<滑块联轴器>所示，这种联轴器与十字滑块联轴器相似，只是两半联轴器上的沟槽很宽，并把原来的中间盘改为两面不带凸牙的方形滑块，且通常用夹布胶木制成。

由于中间滑块的质量减小，又具有弹性，故允许较高的极限转速。

中间滑块也可用尼龙6制成，并在配制时加入少量的石墨或二硫化钼，以便在使用时可以自行润滑。

　　这种联轴器结构简单，尺寸紧凑，适用于小功率、高转速而无剧烈冲击处。

滑块联轴器

3）十字轴式万向联轴器　图片　

　　如右图<十字轴式万向联轴器a>所示，它由两个叉形接头1、3，一个中间联接件2和轴销4（包括销套及铆钉）、5所组成；轴销4与5互相垂直配置并分别把两个叉形接头与中间件2联接起来。

这样，就构成了一个可动的联接。

这种联轴器可以允许两轴间有较大的夹角（夹角α最大可达35°～45°），而且在机器运转时，夹角发生改变仍可正常传动；但当过大时，传动效率会显著降低。

　　这种联轴器的缺点是:

当主动轴角速度ω1为常数时，从动轴的角速度并不是常数，而是在一定范围内（ω1cosα≤ω3≤ω1/cosα）变化，因而在传动中将产生附加动载荷。

为了改善这种情况，常将十字轴式万向联轴器成对使用（右图<十字轴式万向联轴器b>），但应注意安装时必须保证轴、轴与中间轴之间的夹角相等，并且中间轴的两端的叉形接头应在同一平面内（右图<双万向联轴器>）。

只有这种双万向联轴器才可以得到ω3=ω1

十字轴式万向联轴器

双万向联轴器

4）齿式联轴器

　　齿式联轴器由两个带有内齿及凸缘的外套筒3和两个带有外齿的内套筒1所组成。

两个内套筒1分别用键与两轴联接，两个外套简3用螺栓5联成一体，依靠内外齿相啮合以传递转矩。

由于外齿的齿顶制成椭球面，且保证与内齿啮合后具有适当的顶隙和侧隙，故在传动时，套筒1可有轴向和径向位移以及角位移（下图<齿式联轴器b>）。

又为了减少磨损，可由油孔4注入润滑油,并在套筒1和3之间装有密封圈6,以防止润滑油泄漏。

　　齿式联轴器中，所用齿轮的齿廓曲线为渐开线，啮合角为20°，齿数一般为30～80，材料一般用45号钢或ZG310-570。

这类联轴器能传递很大的转矩，并允许有较大的偏移量，安装精度要求不高；但质量较大，成本较高，在重型机械中广泛应用。

5）滚子链联轴器　图片

　　下图为滚子链联轴器。

这种联轴器是利用一条公用的双排链条2同时与两个齿数相同的并列链轮啮合来实现两半联轴器1与4的联接。

为了改善润滑条件并防止污染，一般都将联轴器密封在罩壳3内。

　　滚子链联轴器的特点是结构简单，尺寸紧凑，质量小，装拆方便，维修容易、价廉并具有一定的补偿性能和缓冲性能，但因链条的套筒与其相配件间存在间隙，不宜用于逆向传动和起动频繁或立轴传动。

同时由于受离心力影响也不宜用于高速传动。

2．有弹性元件的挠性联轴器

　　如前所述，这类联轴器因装有弹性元件，不仅可以补偿两轴间的相对位移，而且具有缓冲减振的能力。

弹性元件所能储蓄的能量愈多，则联轴器的缓冲能力愈强；弹性元件的弹性滞后性能与弹性变形时零件间的摩擦功愈大、则联轴器的减振能力愈好。

这类联轴器目前应用很广，品种亦愈来愈多。

　　制造弹性元件的材料有非金属和金属两种。

非金属有橡胶、塑料等，其特点为质量小，价格便宜，有良好的弹性滞后性能，因而减振能力强。

金属材料制成的弹性元件（主要为各种弹簧）则强度高、尺寸小而寿命较长。

　　联轴器在受到工作转矩T以后，被联接两轴将因弹性元件的变形而产生相应的扭转角

；

与T成正比关系的弹性元件为定刚度，不成正比的为变刚度。

非金属材料的弹性元件都是变刚度的，金属材料的则由其结构不同可有变刚度的与定刚度的两种。

常用非金属材料的刚度多随载荷的增大而增大，故缓冲性好，特别适用于工作载荷有较大变化的机器。

1）弹性套柱销联轴器

　　这种联轴器的构造与凸缘联轴器相似，只是用套有弹性套的柱销代替了联接螺栓。

因为通过蛹状的弹性套传递转矩，故可缓冲减振。

弹性套的材料常用耐油橡胶，并作成截面形状如图中网纹部分所示，以提高其弹性。

半联轴器与轴的配合孔可作成圆柱形或圆锥形。

　　半联轴器的材料常用HT200，有时也采用35号钢或ZG270-500；柱销材料多用35号钢。

这种联轴器可按标准（GB/T4323-1984）选用，必要时应按下式验算弹性套与孔壁间挤压应力σp和柱销弯曲应力σb。

即

式中：

Tca—计算转矩[参见式],N·m；

　　　z—柱销数目；

　　　D1—柱销中心所在的圆直径，mm；

　　　[σ]p—许用挤压应力，对橡胶弹性套，[σ]p=2MPa；

动画

　　　[σ]b—柱销的许用弯曲应力，[σ]b=0.25[σ]s,[σ]s为柱销材料的屈服极限，MPa；

　　　d、s、L见图,mm。

　　这种联轴器制造容易，装拆方便，成本较低，但弹性套易磨损，寿命较短。

它适用于联接载荷平稳、需正反转或起动频繁的传递中、小转矩的轴。

2）弹性柱销联轴器

　　这种联轴器的结构见下图，工作时转矩通过两半联轴器及中间的尼龙柱销而传给从动轴。

为了防止柱销脱落，在半联轴器的外侧，用螺钉固定了挡板。

　　这种联轴器与弹性套柱销联轴器很相似，但传递转矩的能力很大，结构更为简单，安装、制造方便，耐久性好，也有一定的缓冲和吸振能力，允许被联接两轴有一定的轴向位移以及少量的径向位移和角位移，适用于轴向窜动较大、正反转变化较多和起动频繁的场合，由于尼龙

柱销对温度较敏感，故使用温度限制在-20～+70℃的范围内。

3）星形弹性联轴器

　　如下图所示，两半联轴器1、3上均制有凸牙，用橡胶等类材料制成的星形弹性件2，放置在两半联轴器的凸牙之间。

工作时，星形弹性件受压缩并传递转矩。

这种联轴器允许轴的径向位移为0.2mm，偏角位移为1°30'。

因为弹性件只受压不受拉，工作情况有所改善，故寿命较长。

星形弹性联轴器

4）梅花形弹性联轴器

　　这种联轴器如下图所示，其结构形式及工作原理与星形弹性联轴器相似，但半联轴器与轴配合的孔可作成圆柱形或圆锥形，并以梅花形弹性件取代星形弹性件。

弹性件可根据使用要求选用不同硬度的聚氨酯橡胶、铸型尼龙等材料制造。

工作温度范围为-35～+80℃，短时工作温度可达100℃，传递的公称转矩为16～25000N·m。

梅花形弹性联轴器

5）轮胎式联轴器

　　轮胎式联轴器如下图所示，用橡胶或橡胶织物制成轮胎状的弹性元件1，两端用压板2及螺钉3分别压在两个半联轴器4上。

这种联轴器富有弹性，具有良好的消振能力，能有效地降低动载荷和补偿较大的轴向位移，而且绝缘性能好，运转时无噪声。

缺点是径向尺寸较大；当转矩较大时，会因过大扭转变形而产生附加轴向载荷。

为了便于装配，有时将轮胎开出径向切口5，但这时承载能力要显著降低。

　6）膜片联轴器

　　膜片联轴器的典型结构如下图。

其弹性元件为一定数量的很薄的多边环形（或圆环形）金属膜片叠合而成的膜片组，在膜片的圆周上有若干个螺栓孔，用铰制孔用螺栓交错间隔与半联轴器相联接。

这样将弹性元件上的弧段分为交错受压缩和受拉伸的两部分，拉伸部分传递转矩，压缩部分趋向皱折。

当机组存在轴向、径向和角位移时，金属膜片便产生波状变形。

　　这种联轴器结构比较简单，弹性元件的联接没有间隙，不需润滑，维护方便，平衡容易，质量小，对环境适应性强，但扭转弹性较低，缓冲减振性能差，主要用于载荷比较平稳的高速传动。