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机械设计

联轴器的选用

光阴>2019-05-20 23:06:55   作者:   来源:   阅读:8   评论:0
联轴器的选用
  联轴器种类、型式、规格很多,在正确懂得种类、型式、规格各自概念的基础上,根据传动的必要来抉择联轴器,首先从已经制订为模范的联轴器中抉择,目前我过制订为国际和行标的联轴器有数十种,这些模范联轴器绝大多数是通用联轴器,万向联轴器,每一种联轴器都有各自的特色和得当规模,基本可以或许或许称心多种工况的必要,一样平常环境下设计职员无需自行设计联轴器,只要在现有模范联轴器不能称心必要时才自行设计联轴器。模范联轴器选购便利,价钱比自行设计的非模范联轴器要便宜很多。在浩繁的模范联轴器中,正确抉择得当自己必要的最佳联轴器,相干到机械产品轴系传动的工作机能、靠得住性、应用寿命、振动、噪声、节能、传动效力、传动精度、经济性等一系列成就,也相干到机械产品的品格。设计职员在选用联轴器时应容身于从轴系传动的角度和必要来抉择联轴器,应防止单纯的只考虑主、从动端联接抉择联轴器。

联轴器的选用

一、抉择联轴器应考虑的因素

  (一) 能源机的机械特性
   能源机到工作机之间,颠末过程一个或数个分歧种范例式、规格的联轴器将主、从动端联接起来,构成轴系传动体系。在机械传动中,能源机不外乎电动机、内燃机和气轮机。因为能源机工作原理和机构分歧,其机械特性差别较大,有的运行安稳,有的运行时有冲击,对传动体系构成不等的影响。根据能源机的机械特性,将能源机分为四类。万向联轴器,见表 1 。

表 1 能源机系数Kw

能源机类别代号

能源机名称

能源机系数 Kw

能源机类别代号

能源机名称

能源机系数Kw

电动机、透平

1.0

二缸内燃机

1.4

四缸及四缸以上内燃机

1.2

单缸内燃机

1.6

  能源机的机械特性对全体传动体系有一定的影响,分歧类别的能源机,因为其机械特性分歧,应选取相应的能源机系数 Kw ,抉择得当于该体系的最佳联轴器。能源机的类别是抉择联轴器种类的基本因素,能源机的功率是确定联轴器的规格大小的重要根据之一,与联轴器转矩成正比。固定的机械产品传动体系中的能源机大都是电动机,运行的机械产品传动体系(例如船舶、各种车辆等)中的能源机多为内燃机,当能源机为缸数分歧的内燃机时,必需考虑扭振对传动体系的影响,这种影响因素与内燃机的缸数、各缸是否正常工作无关。此时一样平常应选用弹性联轴器,以调剂轴系固有频率,低落扭振振幅,从而减振、缓冲、掩护传动装配部件,改良对中机能,提高输入功率的稳固性。

  (二) 载荷类别
   因为布局和资料分歧,用于各个机械产品传动体系的联轴器,其载荷能力差异很大。载荷类别重要是针对工作机的工作载荷的冲击、振动、正反转、制动、频繁启动等原因而构成分歧类别的载荷。为便于选用计算,将传动体系的载荷分为四类,见表 2 。

表 2 载荷类别

载荷类别

载荷状况

工况系数K

载荷类别

载荷状况

工况系数 K

载荷均匀,工作安稳

1~1.5

重冲击载荷,频繁正反转

2.5~2.75

中等冲击载荷

1.5~2.5

特重冲击载荷,频繁正反转

>2.75

  传动体系的载荷类别是抉择联轴器种类的基本根据。冲击、振动和转矩变更较大的工作载荷,应抉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,改良传动体系工作机能。起动频繁、正反转、制动时的转矩是正常安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应用寿命,联轴器只允许短时超载,一样平常短时超载不得超过公称转矩的 2~3 倍,即 [Tmax] ≥ 2~3T n 。

   低速工况应防止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、轮胎式联轴器等;必要节制过载平安掩护的轴系,宜选用平安联轴器;载荷变更较大的并有冲击、振动的轴系,宜抉择具有弹性元件且缓冲和减振效果较好的弹性联轴器。金属弹性元件弹性联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靠得住性高于弹性元件受剪切的弹性联轴器。

  (三) 联轴器的许用转速

  联轴器的许用转速规模是根据联轴器分歧资料允许的线速率和最大外缘尺寸,颠末计算而确定。分歧资料和种类、规格的联轴器许用转速的规模不相同,改变联轴器的资料可提高联轴器许用转速规模,资料为钢的许用转速大于资料为铸铁的许用转速。用于 n>5000r/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,并应作动均衡。高速时不应选用非金属弹性元件弹性联轴器,高速时构成弹性元件变形,宜选用高精度的挠性联轴器,目前外洋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。

  (四) 联轴器所联两轴相对位移

  联轴器所联两轴因为制作误差、装配误差、装配误差、轴受载而发生变形、基座变形、轴承受损、温度变更(热胀、冷缩)、部件之间的相对运动等多种因素而发生相对位移。一样平常环境下,两轴相对位移是难以防止的,但分歧工况条件下的轴系传动所发生的位移偏向,即轴向( x )、径向( y )、角向(α)和位移量的大小有所分歧。只要挠性联轴器才具有补偿两轴相对位移的机能,因此在实际应用中大批抉择挠性联轴器。刚性联轴器不具有补偿机能,应用规模遭到限制,因此用量很少。角向(α)唯一较大的轴系传动宜选用万向联轴器,有轴向窜动,并需节制轴向位移的轴系传动,应选用膜片联轴器;只要对中精度很高的环境下选用刚性联轴器。 
    (五)联轴器的传动精度

  小转矩和以传递运动为主的轴系传动,请求联轴器具有较高的传动精度,宜选用金属弹性元件的挠性联轴器。大转矩个传递能源的轴系传动,对传动精度亦有请求,高转速时,应防止选用非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。

  (六)联轴器尺寸、装配和掩护

  联轴器外形尺寸,即最大径向和轴向尺寸,必需在机械设备允许的装配空间以内。应抉择装拆便利、不用掩护、掩护周期长或许掩护便利、更换易损件不用移动两轴、对中央调剂容易的联轴器。大型机械设备调剂两轴对中较艰难,应抉择应用耐久和更换易损件便利的联轴器。金属弹性元件挠性联轴器一样平常比非金属弹性元件挠性联轴器应用寿命长。需密封润滑和应用不耐久的联轴器,必然增长掩护工作量。对付长期连续运行和经济效益较高的场合,例如我国冶金企业的轧机传动体系的高速端,目前普遍采纳的是齿式联轴器,齿式联轴器虽然实践上传递转矩大,但必需在润滑和密封优越的条件下能力耐久工作,且需经常检查密封状况,注润滑油或润滑脂,掩护工作量大,增长了辅助工时,削减了有用工作光阴,影响临盆效益。国际上工业发达国度,已普遍选用应用寿命长、不用润滑和掩护的膜片联轴器取代鼓形齿式联轴器,不只提高了经济效益,还可以或许或许净化工作环境。在轧机传动体系选用我过研制的弹性活销联轴器和扇形块弹性联轴器,不只具有膜片联轴器的优点,而且缓冲减振效果好,价钱便宜。

  (七)工作环境

  联轴器与各种分歧主机产品配套应用,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,是抉择联轴器时必需考虑的重要因素之一。对付高温、高温、有油、酸、碱介质的工作环境,不宜选用以一样平常橡胶为弹性元件资料的挠性联轴器,应抉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。弹性柱销式联轴器因为运行时柱销的窜动,自己噪声大,对付噪声有严厉请求的场合就不应选用。

   (八)经济性

   因为各种类、型式、规格的联轴器布局、资料、大小和精度分歧,其本钱和造价相差很大。一样平常精度请求的联轴器本钱低于高精度请求的联轴器;布局简略、工艺性好的联轴器本钱低于布局复杂、工艺性差的联轴器;采纳一样平常资料作质料的联轴器本钱低于采纳分外资料作质料的联轴器;非金属弹性元件挠性联轴器的本钱低于金属弹性元件挠性联轴器。在抉择联轴器时,价钱是不行忽视的重要因素,有时甚至是决定因素。对付一样平常工况条件,就无必要抉择价钱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机能虽好但价钱较高的挠性联轴器。在抉择联轴器时应根据选用各自实际环境和请求,综合考虑上述各种因素,从现有模范联轴器中选取最得当于自己必要的联轴器种类、型式和规格。一样平常环境下现有的模范联轴器基本可以或许或许称心分歧工况的必要。

二、选用程序

  在考虑上述综合因素的基础上,联轴器选用程序如下:
   (一) 选用模范联轴器

  设计职员在抉择联轴器时首先应在已经制定为国度模范、机械行业模范和获国度专利的联轴器中抉择,只要在现有模范联轴器和专利联轴器不能称心设计必要时才自己设计联轴器。我国现已制订了数目相当多的分歧种类,在分歧布局型式和规格基本能称心分歧转矩、转速和工况条件的模范联轴器。这些模范联轴器有的是我国自行研制并颠末工业试验;有的是根据外洋工业发达国度无关模范转化;有的是参考引进样机消化接收并自行研制。有的模范联轴器不只在国内是新型高机能,在国际上也具有先辈程度,例如膜片联轴器。在制订模范时一样平常都颠末严厉程序,以包管模范的品格。模范联轴器是成熟的,一样平常也应是靠得住的,关键是正确抉择。国度专利联轴器例如弹性活销联轴器、扇形块弹性联轴器,吸取多种老式弹性联轴器的优点,克服了各自存在的缺点,在国内外均属高机能、新技术,是更新换代联轴器。

  (二) 抉择联轴器种类、型式

  了解联轴器(分外是挠性联轴器)在传动体系中的综合功效,从传动体系全体设计考虑,抉择联轴器种类、型式。根据原动机类别和工作载荷类别、工作转速、传动精度、两轴偏移状况、温度、湿度、工作环境等综合因素抉择联轴器的种类。 根据配套主机的必要抉择联轴器的布局型式,当联轴器与制动器配套应用时,宜抉择带制动轮或制动盘型式的联轴器;必要过载掩护时;宜抉择平安联轴器;与法兰联接时,宜抉择法兰式;长距离传动,联接的轴向尺寸较大时,宜抉择接中央或接中央套型。

  (三) 联轴器转矩计算

  传动体系中能源机的功率应大于工件机所需功率。根据能源机的功率和转速可计算获得与能源机相联接的高速端的实践转矩 T ;根据工况系数 K 及其余有相干数,可计算联轴器的计算转矩 Tc 。联轴器 T 与 n 成反比,因此低速端 T 大于高速端 T 。

  (四) 初选联轴器型号

  根据计算转矩 Tc ,从模范系列中可选定相近似的公称转矩 Tn ,选型时应称心 Tn ≥ Tc 。开端选定联轴器型号(规格),从模范中可查得联轴器的许用转速 [n] 和最大径向尺寸 D 、轴向尺寸 Lo ,应称心联轴器转速n ≤ [n] 。

  (五) 根据轴径调剂型号

  开端选定的联轴器联接尺寸,即轴孔直径 d 和轴孔长度 L ,应相符主、从动端轴径的请求,否则还要根据轴径 d 调剂联轴器的规格。主、从动端轴径不相同是普遍现象,当转矩、转速相同,主、从动端轴径不相同时,应按大轴径抉择联轴器型号。 新设计的传动体系中,应抉择相符 GB/T 3852 中规定的七种轴孔型式,推荐采纳 J 1 型轴孔型式,以提高通用性和互换性,轴孔长度按联轴器产品模范的规定。

  (六)抉择联接型式

  联轴器联接型式的抉择,取决于主、从动端与轴的联接型式,一样平常多采纳键联接,为同一键联接型式及代号,在 GB/T 3852 中规定了七种键槽型式,四种无键联接,用得较多的是 A 型键(平键单键槽)。

  (七) 定联轴器种类、型式、规格(型号)

  根据能源机和联轴器载荷类别、转速、工作环境等综合因素,选定联轴器种类,根据联轴器的配套、联接环境等因素选定联轴器型式;根据公称转矩、轴孔直径与轴孔长度作校核验算,以末了确定联轴器的型号。在轴系传动中一样平常均存在分歧程度两轴线相对偏移,应选用挠性联轴器;当轴系传动中工作载荷发生冲击、振动时,则应选用弹性联轴器,从减振、缓冲效果和经济性考虑,宜选用非金属弹性元件弹性联轴器。 
   我国普遍存在联轴器选用不当的现象,例如在冶金机械和重型机械的轴系传动中普遍选用齿式联轴器。在冶金机械和重型机械低速重载轴系传动中冲击、振动和两轴偏移是相当特出的不利因素,只要选用减振、缓冲效果好的弹性联轴器能力改良传动体系工作状况,而齿式联轴器不管是鼓形齿和直齿均为刚性可移式联轴器。根据不具有减振、缓冲功效,而且还存在要润滑密封,需定期维修,制作工艺复杂,本钱高等一系列缺点,鼓型齿式联轴器理应统统齿都啮合(点接触),因为制作误差的存在,全体齿都啮合是不行能的,承载能力大是实践值。曩昔联轴器种类少,抉择的余地小,如今有很多弹性联轴器问世,此中扇形块弹性联轴器和弹性活销联轴器是代替齿式联轴器的正被抉择之一。


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