联轴器的选型--选择联轴器应考虑的因素

2018-11-19

联轴器简述:

  联轴器是将两轴轴向连接起来并传递扭矩及运动的部件并具有一定的补偿两轴偏移的能力,为了减少机械传动系统的震动、降低冲击尖峰载荷,联轴器还具有一定的缓冲减震性能。联轴器有时也兼有过载安全保护作用。

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联轴器的选型

选择联轴器应考虑的因素

第一节动力机的机械特性

动力机到工作机之间,通过一个或数个不同品种或不同型式、规格的联轴器将主、从动端联接起来,形成轴系传动系统。在机械传动中,动力机不外乎电动机、内燃机和汽轮机。由于动力机工作原理和结构不同,其机械特性差别较大,有的运转平稳,有的运转时有冲击,对传动系统形成不等的影响。根据动力机的机械特性,将动力机分类四类,见表4-1。

动力机的机械特性对整个传动系统有一定影响,不同类别的动力机,由于其机械性不同,应选取相应的动力机系数KW,选择适合于该系统的最佳联轴器。动力机的类别是选择联轴器品种的基本因素;动力机的功率是确定联轴器的规格大小的主要依据之一,与联轴器转矩成正比。

固定的机械产品传动系统中的动力机大都是电动机,运行的机械产品传动系统(例如船舶、各种车辆等)中的动力机多为内燃机,当动力机为缸数不同的内燃机时,必须考虑扭振对传动系统的影响,这种影响因素与内燃机的缸数、各缸是否正常工作有关。此时一般应选用弹性联轴器,以调整轴系固有频率,降低扭振振幅,从而减振、缓冲、保护传动装置部件,改善对中性能,提高输出功率的稳定性。

第二节载荷类别

由于结构和材料不同,由于各个机械产品传动系统的联轴器,其承载能力差异很大。载荷类别主要是针对工作机的工作载荷的冲击、振动、正反转、制动、频繁启动等原因而形成不同类别的载荷。为便于选用计算,将传动系统的载荷分为四类,见表1-1.

1-1 载荷类别

载荷类别

载荷状况

工况系数K

均匀载荷、工作平稳

1~1.5

中等冲击载荷

1.5~2.5

重冲击载荷,频繁正反转

2.5~2.75

特重冲击载荷,频繁正反转

>2.75

传动系统的载荷类别是选择联轴器品种的基本依据。冲击、振动和转矩变化较大的工作载荷,应选择具有弹性元件的挠性联轴器即弹性联轴器,以缓冲、减振、补偿轴线偏移,改善传动系统工作性能。起动频繁、正反转、制动时的转矩是正常平稳工作时转矩的数倍,是超载工作,必然缩短联轴器弹性元件使用寿命,联轴器只允许短间超载,一般短时间载不得超过公称转矩的2~3倍,即[TMAX]≥2~3T。

低速重载工况应避免选用只适用于中小功率的联轴器,例如:弹性套柱销联轴器、芯型弹性联轴器、多角形橡胶联轴器、轮船式联轴器等;需控制过载安全保护的轴系,宜选用安全联轴器;载荷变化较大并有冲击、振动的轴系,宜选择具有弹性元件且缓冲和减振效果较好的弹性联轴器。金属弹性元件弹性弹轴器承载能力高于非金属弹性元件弹性联轴器;弹性元件受挤压的弹性联轴器可靠性高于弹性元件受剪切的弹性联轴器。

第三节联轴器的许用转速

联轴器的许用转速范围是根据联轴器不同材料允许的线速度和最大外缘尺寸,经过计算而确定。不同材料和品种、规格和联轴器许用转速范围不相同,改变联轴器的材料可提高联轴器许用转速范围,材料为钢的许用转速大于材料为铸铁的许用转速。

用于n5000r/min工况条件的联轴器,应考虑联轴器外缘离心力和弹性元件变形等影响因素,并应作动平衡。高速时不应选用非金属弹性元件弹性联轴器,高速时形成弹性元件变形,宜选择高精度的挠性联轴器,目前国外用于高速的联轴器不外乎膜片联轴器和高精度鼓形齿式联轴器。

第四节联轴器所联两轴相对位移

联轴器所联两轴由于制造误差、装配误差、安装误差、轴受载而产生的变形、基座变形、轴承磨损、温度变化(热胀、冷缩)、部件之间的相对运动等多种因素而产生相对位移。一般情况下,两轴相对位移是难以避免的,但不同工况条件下的轴系传动所产生的位移方向,即轴向(x)、径向(y)、角向(α)以及位移量的大小有所不同。只有挠性联轴器才具有补偿两轴相对位移的性能,因此在实际应用中大量选择挠性联轴器。刚性联轴器不具备补偿性能,应用范围受到限制,因此用量很少。角向(α)位移较大的轴系传动宜选用万向联轴器;有轴向窜动,并需控制轴向位移的轴系传动,应选用膜片联轴器;只有对中精度很高的情况下才选用刚性联轴器,各标准挠性联轴器许用补偿量见表4-1.

第五节联轴器的传动精度

小转矩和以传递运动为主的轴系传动,要求联轴器具有较高的传动精度,宜选用非金属弹性元件的挠性联轴器。大转矩和传递动力的轴系传动,对传动精度亦有要求,高转速时,应避免选用金属弹性元件弹性联轴器和可动元件之间有间隙的挠性联轴器,宜选用传动精度高的膜片联轴器。

第六节联轴器尺寸、安装与维护

联轴器外形尺寸,即最大径向和轴向尺寸,必须在机器设备允许的安装空间以内。应选择装拆方便、不用维护、维护周期长或维护方便、更换易损件不用移动两轴、对中调整容易的联轴器。

大型机器设备调整两轴对中较困难,应选择使用耐久和更换易损件方便的联轴器。金属弹性元件挠性联轴器一般比非金属弹性元件挠性联轴器使用寿命长。需密封润滑和使用不耐久的联轴器,必然增加维护工作量。对于长期连续运转和经济效益较高的场合,例如我国冶金企业的轧机传动系统的高速端,目前普遍采用的是齿式联轴器,齿式联轴器虽然理论上传递转矩大,但必须在润滑和密封良好的条件下才能耐久工作,且需经常检查密封状况,注润滑油或润滑脂,维护工作量大,增加了辅助工时,减少了有效工作时间,影响生产效益。国际上工业发达国家,已普遍选用使用寿命长、不用润滑和维护的膜片联轴器取代鼓形齿式联轴器,不仅提高了经济效益,还可净化工作环境。在轧机传动系统选用我国研制的弹性活销联轴器和扇形块弹性联轴器,不仅具有膜片联轴器的优点,而且缓冲减振效果好,价格便宜。

第七节工作环境

联轴器与各种不同主机产品配套使用,周围的工作环境比较复杂,如温度、湿度、水、蒸汽、粉尘、砂子、油、酸、碱、腐蚀介质、盐水、辐射等状况,是选择联轴器时必须考虑的重要因素之一。对于高温、低温、有油、酸、碱介质的工作质量,不宜选用以一般橡胶为弹性元件材料的挠性联轴器,应选择金属弹性元件挠性联轴器,例如膜片联轴器、蛇形弹簧联轴器等。

弹性柱销齿式联轴器由于运转时柱销的窜动,自身噪声大,对于噪声有严格要求的场合就不应选用。 

第八节经济性

由于各品种、型式、规格的联轴器结构、材料、大小和精度不同,其成本和造价相差很大。一般精度要求的联轴器成本低于高精度要求的联轴器;结构简单、工艺性好的联轴器成本低于结构复杂、工艺性差的联轴器;采用一般材料作原料的联轴器成本低于采用特殊材料作原料的联轴器;非金属弹性元件挠性联轴器的成本低于金属弹性元件挠性联轴器。在选择联轴器时,价格是不可忽视的重要因素,有时甚至是决定因素。对于一般工况条件,就无必要选择价格较贵的高精度联轴器,选用者往往因为经济的原因不能选用某些性能虽好但价格

较贵的挠性联轴器。

在选择联轴器时应根据选用者各自实际情况和要求,综合考虑上述各种因素,从现有标准联轴器中选取最适合于自己需要的联轴器品种、形式和规格。一般情况下现有的标准联轴器基本可以满足不同工况的需要。


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