聯(lián)軸器的作用和理論

在19世紀(jì)70年代，使用的柔性聯(lián)軸器是皮革或鏈條纏繞在聯(lián)軸器對(duì)半上，這些聯(lián)軸器傳遞的馬力受到限制。對(duì)于大功率的機(jī)器，剛性法蘭盤鑄造、鍛造或加工在一個(gè)軸上，而剛性聯(lián)軸器的對(duì)半收縮配合在組裝好轉(zhuǎn)子后的另一個(gè)軸上，這是在輪船螺旋槳驅(qū)動(dòng)或陸地上動(dòng)力設(shè)備中傳遞高扭矩的唯一方法。

今天，半柔性的聯(lián)軸器可以傳遞功率10萬(wàn)馬力以上，過(guò)去100多年中在這個(gè)領(lǐng)域的創(chuàng)造性工程產(chǎn)生了豐富的聯(lián)軸器型式，對(duì)任何目的用途都有多種選擇，對(duì)于喜歡選擇的人，這個(gè)領(lǐng)域是非常奇妙的。

理想情況，像輸送流體做有用功的這類被驅(qū)動(dòng)機(jī)器，應(yīng)該設(shè)計(jì)成與驅(qū)動(dòng)機(jī)器一體，這樣將不需要聯(lián)軸器或軸對(duì)中。這可以在小中型機(jī)器上實(shí)現(xiàn)，實(shí)際也是如此，如葉片軸流式風(fēng)機(jī)，緊湊耦合的泵，和冷凍設(shè)備上的離心壓縮機(jī)。將來(lái)會(huì)有更多這樣的設(shè)計(jì)，而當(dāng)下聯(lián)軸器是普遍存在的。

任何聯(lián)軸器的目的都是從驅(qū)動(dòng)機(jī)器向被驅(qū)動(dòng)機(jī)器傳送旋轉(zhuǎn)能量，這一點(diǎn)剛性的聯(lián)軸器在的空間內(nèi)做的非常好，然而，聯(lián)軸器具有附加功能，對(duì)振動(dòng)提供阻尼和容納一定的軸不對(duì)中，柔性聯(lián)軸器處理的會(huì)更好，它們吸收更多振動(dòng)能量，并可以容許更大的變形，同時(shí)仍然完成其主要的傳送旋轉(zhuǎn)能量的功能。聯(lián)軸器有第四個(gè)功能，即影響系統(tǒng)的固有頻率，一個(gè)柔性聯(lián)軸器將降低扭轉(zhuǎn)剛度并降低扭轉(zhuǎn)固有頻率，一個(gè)剛性聯(lián)軸器將升高系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)固有頻率。柔性聯(lián)軸器還有第五個(gè)功能，它允許啟動(dòng)移動(dòng)和膨脹而不會(huì)使部件過(guò)應(yīng)力，換言之，聯(lián)軸器有足夠的間隙允許和容納這些移動(dòng)，尤其在軸向。一些應(yīng)用或?qū)⒙?lián)軸器作為犧牲部件?？傊?，聯(lián)軸器的功能包括：

1.傳遞能量；

2.阻尼振動(dòng)；

3.容納不對(duì)中；

4.影響系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)固有頻率；

5.允許啟動(dòng)瞬態(tài)和膨脹，某些情況下允許聯(lián)軸器先失效來(lái)中斷過(guò)載。

聯(lián)軸器通過(guò)在旋轉(zhuǎn)方向提供剛性但在另一方向柔性實(shí)現(xiàn)這些功能，這個(gè)柔性以兩種常見(jiàn)的設(shè)計(jì)之一來(lái)獲得：

1.帶間隙的活動(dòng)部件

2.只在一個(gè)方向彎曲的部件

允許部件之間相互運(yùn)動(dòng)以便使軸通過(guò)關(guān)節(jié)連結(jié)，聯(lián)軸器成為系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)。相對(duì)運(yùn)動(dòng)型的聯(lián)軸器需要一些潤(rùn)滑劑以避免研磨磨損，用于金屬聯(lián)軸器的油脂是超高壓力型，很厚，具有槳糊或蠟的稠度。它們是特殊配制的，在極高的離心力作用下不會(huì)分離。油和增稠劑（皂）具有相同的密度，用于彈性聯(lián)軸器的潤(rùn)滑劑通常是硅潤(rùn)滑脂、皂、或任何其它滑質(zhì)的與橡膠化學(xué)兼容的東西。

間隙型的聯(lián)軸器可以在其間隙的限度內(nèi)容許一些角不對(duì)中，一些平行不對(duì)中，或二者的結(jié)合。彎曲元件型聯(lián)軸器幾乎不能接受平行不對(duì)中，其設(shè)計(jì)允許一些繞中心點(diǎn)（即柔性元件的幾何中心）的角度變化，對(duì)彎曲元件聯(lián)軸器的合理假設(shè)是軸在聯(lián)軸器的中心交叉。這可能意味著相鄰的軸承可能具有異常的載荷，如向上而不是向下，它也可能意味著聯(lián)軸器可能承擔(dān)一個(gè)軸承的功能。

聯(lián)軸器對(duì)軸的連接用下列裝置完成：

•僅固定螺絲釘

•鍵和固定螺絲釘

•收縮配合

•花鍵

•液壓

僅固定螺絲是不可靠的，但是做起來(lái)容易的，聯(lián)軸器半可以在軸上傾角安裝，使其在軸上滑動(dòng)更容易，用螺絲將它初始固定。軸和聯(lián)軸器半之間的間隙影響對(duì)中和平衡，所有扭矩通過(guò)固定螺絲的摩擦傳遞，它只適用于低功率。應(yīng)該避免這種安裝方法。

增加一個(gè)鍵和鍵槽會(huì)極大改進(jìn)固定螺絲的情況，現(xiàn)在扭矩的傳遞是通過(guò)鍵，它受到剪切應(yīng)力，固定螺絲僅用于固定鍵和聯(lián)軸器半的軸向位置，使其不能滑脫。重點(diǎn)是固定螺絲不傳遞力矩，不在主要能量傳遞的路徑中。鍵用于穩(wěn)定負(fù)載，非波動(dòng)的，并且需要頻繁拆卸的場(chǎng)合，鍵槽或使軸和轂減弱。為了質(zhì)量平衡，好使用兩個(gè)相同尺寸180°相對(duì)的鍵。

收縮配合是干涉配合，它需要熱膨脹來(lái)安裝聯(lián)軸器轂，當(dāng)冷卻時(shí)，輪轂收縮結(jié)合在軸上。如果尺寸和安裝合適，收縮配合是可靠的，它消除了鍵和鍵槽及其相應(yīng)的應(yīng)力升高線。聯(lián)軸器輪轂以軸為中心，保持了輪轂的平衡。

錐形軸襯具有與收縮配合相同的平衡優(yōu)勢(shì)，但是消除了對(duì)輪轂的加熱。錐形軸襯比收縮配合需要更少的工程和安裝技巧，缺點(diǎn)是在裝配中有更多部件。

花鍵取代鍵并具有相似的功能，花鍵去除了鍵的長(zhǎng)度對(duì)平衡的影響，它們沿軸和輪轂直徑分布應(yīng)力，而不是在一個(gè)鍵上。松的花鍵配合允許軸向增長(zhǎng)，如熱膨脹。相比一個(gè)簡(jiǎn)單的鍵，花鍵更難在軸上和在輪轂內(nèi)加工，這大概是它不是很常用的原因。

液壓可被用來(lái)安裝和卸下收縮配合，這實(shí)際上不是一個(gè)不同的安裝方式，它是收縮配合，但是用于安裝和卸下的膨脹是用液壓實(shí)現(xiàn)的，而不是用加熱。在這個(gè)方面來(lái)說(shuō)，它是更可控的。軸上需要加工流體通路和適配，將液壓流體引到界面。在現(xiàn)場(chǎng)操作會(huì)導(dǎo)致臟亂，液壓流體很可能會(huì)溢出。

來(lái)源：普迪美狀態(tài)監(jiān)測(cè)

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