联轴器分为刚性和弹性两大类:刚性联轴器由刚性传力件组成,可分为固定式和可移式两大类。固定式刚性联轴器构造简单,但要求被连接的两轴严格对中,而且在运转时不得有任何的相对移动。可移式刚性联轴器则可补偿两轴在工作中发生的一定限度的相对移动。弹性联轴器中有弹性元件,所以具有缓冲、吸振的功能和适应轴线偏移的能力。
一、常用联轴器的结构和特点
1.刚性联轴器
(1)固定式刚性联轴器。
固定式刚性联轴器有套筒式和凸缘式等。
①凸缘联轴器。在固定式联轴器中,凸缘联轴器是应用最广泛的一种。它是由两个带凸缘的半联轴器组成,两个半联轴器分别用键与两轴连接,并用螺栓将两个半联轴器联成一体。如图4-35(a)所示为两半联轴器用铰制孔螺栓连接,靠孔与螺栓对中,拆装方便,传递转矩大。如图4-35(b)所示的两半联轴器靠凸榫对中,用普通螺栓连接,对中精度高,但装拆时,轴必须作轴向移动。
图4-35 凸缘联轴器
固定式刚性联轴器全部零件都是刚性的,所以在传递载荷时不能缓冲和吸收振动,但它具有结构简单、价格低廉、使用方便等优点,可传递较大转矩,常用于载荷平稳且两轴严格对中的连接。
②套筒联轴器。如图4-36所示,套筒联轴器利用套筒将两轴套接,然后用键或销将套筒和轴连接起来以传递转矩。其结构简单,制造容易,径向尺寸小,但两轴线要求严格对中,装拆时必须做轴向移动,适用于两轴直径较小,同心度较高,工作平稳的场合。
图4-36 套筒联轴器
(2)可移式刚性联轴器。
图4-37 两轴间的偏移
用联轴器连接的两轴,由于制造安装误差,工作过程中的温度变化和外力产生的变形等因素的影响,使两轴轴线常有同轴度误差,不易保证两轴对中,常有偏移现象。如图4-37所示。可移式刚性联轴器能补偿两轴相对轴向偏移Δx、径向偏移Δy、角偏移Δα和综合偏移。
可移式刚性联轴器有齿式联轴器、滑块联轴器和万向联轴器。
①齿式联轴器。如图4-38所示,它是利用内、外齿啮合以实现两轴偏移的补偿。外齿径向有间隙,可补偿两轴径向偏移;外齿顶部制成球面,球心在轴线上,可补偿两轴之间的角偏移。两内齿凸缘利用螺栓连接。齿式联轴器可在高速重载下可靠地工作,常用于正反转变化多,启动频繁的场合,在起重机、轧钢机等重型机械中得到广泛应用,但制造成本较高。
图4-38 齿式联轴器
②滑块联轴器。图4-39所示滑块联轴器由两个带有凹槽的半联轴器1、3和两面带有凸块的中间盘2组成,半联轴器1、3分别与主、从动轴连接成一体,实现两轴的连接,凸块与凹槽相互嵌合并作相对移动可补偿径向偏移。滑块联轴器具有结构简单、制造方便的特点,但由于滑块偏心,工作时会产生较大的离心力,故适用于两轴径向偏移较大、低速无冲击的场合。
③万向联轴器。万向联轴器由两个具有叉状端部的万向接头和十字销组成,如图4-40所示。万向联轴器用于两轴相交成某一角度的传动,两轴的角度偏移可达35°~45°。这种联轴器有一个缺点,就是当主动轴作等角速转动时,从动轴作变角速转动。如果要使它们相等,则可应用两套万向联轴器,使两次角速度变动的影响相互抵消,从而使主动轴与从动轴同步转动,但各轴相互位置必须满足主动轴、从动轴与中间轴之间的夹角相等,如图4-41所示。汽车底盘传动轴就是一个实例。
图4-39 滑块联轴器
图4-40 万向联轴器
图4-41 两套万向联轴器
2.弹性联轴器
弹性联轴器是利用弹性连接件的弹性变形来补偿两轴的相对位移,从而缓和冲击和吸收振动。常用的类型有弹性套柱销联轴器、弹性柱销联轴器和轮胎式联轴器等。
(1)弹性套柱销联轴器。
弹性套柱销联轴器的构造与凸缘联轴器相似,只是用带有弹性套的柱销代替了螺栓连接,如图4-42所示。为了更换弹性套时简便而不必拆卸机器,设计时应注意留出距离A,为了补偿轴向位移,安装时应注意留出相应大小的间隙c。这种联轴器制造简单,装拆方便,适用于正反转或启动频繁、载荷平稳、中小转矩的轴的连接。
图4-42 弹性套柱销联轴器
(2)弹性柱销联轴器。
如图4-43所示,弹性柱销联轴器是用尼龙柱销将两个半联轴器连接起来。这种联轴器结构简单,更换柱销方便。为了防止柱销滑出,在柱销两端配置挡圈。装配时应注意留出间隙c。它适用于启动及换向频繁,转矩较大的中、低速轴的连接。
图4-43 弹性柱销联轴器
(3)轮胎式联轴器。
如图4-44所示,轮胎联轴器是由橡胶或橡胶织物制成轮胎形的弹性元件,用压板与螺栓压紧在两半联轴器之间。
图4-44 轮胎式联轴器
这种联轴器结构简单可靠,能补偿较大的综合偏移并能缓冲减振。适于潮湿多尘、冲击大,起动频繁及经常正反转的场合,其径向尺寸大,而轴向尺寸比较紧凑。
二、联轴器的选用(www.xing528.com)
常用联轴器大多已标准化,选用时先根据工作条件确定合适的类型,再按转矩、轴径及转速选择联轴器的型号,必要时再校核其承载能力。
1.联轴器类型的选择
根据工作载荷的大小和性质、转速高低、两轴相对偏移的大小和装拆维护等方面的因素,结合各类联轴器的性能,并参照同类机器的使用经验来选择联轴器的类型。例如,两轴的对中要求高,轴的刚度又大时,可选用套筒联轴器或凸缘联轴器;所传递的转矩较大时,应选用凸缘联轴器和齿轮联轴器;载荷不平稳,两轴对中困难,轴的刚度较差时,可选弹性柱销联轴器;两轴相交一定角度时,则选用万向联轴器等。
2.联轴器的型号选择
联轴器的类型确定后,应根据轴端直径、转矩大小、转速、空间尺寸等要求确定联轴器型号。具体步骤如下:
(1)计算名义转矩T。
式中 P——传递功率,kW;
n——轴的转速,r/min。
(2)计算转矩Tc。
式中 K——工作情况系数,由表4-21查取。
表4-21 工作情况系数K
(3)选择联轴器型号。
根据轴端直径、转速n、计算转矩Tc等参数,查手册标准,选择适当型号。所选型号应满足:
计算转矩Tc应小于等于所选型号的许用最大转矩[T],即
转速n应小于等于所选型号的许用最高转速[n],即
式中 [T]——许用最大转矩,N·m;
[n]——许用最高转速,r/min。
[T]与[n]由机械设计手册或标准中查出。
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