聯軸器的種類和特性

作者：管理員    發布于：2020-09-14 09:22:02

l．無彈性元件的撓性聯軸器
  這類聯軸器因具有撓性，故可補償兩軸的相對位移。但因無彈性元件，故不能緩沖減振。常用的有以下幾種:

  1)十字滑塊聯軸器
  十字滑塊聯軸器由兩個在端面上開有凹槽的半聯軸器1、3，和一個兩面帶有凸牙的中間盤2所組成。凹凸牙可在凹槽中滑動，故可補償安裝及運轉時兩軸間的相對位移。

十字滑塊聯軸器  動畫

  這種聯軸器零件的材料可用45號鋼，工作表面須進行熱處理，以提高其硬度；要求較低時也可用Q275鋼，不進行熱處理。為了減少摩擦及磨損，使用時應從中間盤的油孔中注油進行潤滑。因為半聯軸器與中間盤組成移動副，不能發生相對轉動。故主動軸與從動軸的角速度應相等。在兩軸間有相對位移的情況下工作時，中間盤會產生很大的離心力，從而增大動載荷及磨損。因此選用時應注意其工作轉速不得大于規定值。
  這種聯軸器一般用于轉速n<250r/min，軸的剛度較大，且無劇烈沖擊處。效率η＝1-(3～5)fy/d，這里f為摩擦系數，一般取為0.12～0.25；y為兩軸間徑向位移量，mm；d為軸徑，mm。

2)滑塊聯軸器

  如右圖<滑塊聯軸器>所示，這種聯軸器與十字滑塊聯軸器相似，只是兩半聯軸器上的溝槽很寬，并把原來的中間盤改為兩面不帶凸牙的方形滑塊，且通常用夾布膠木制成。由于中間滑塊的質量減小，又具有彈性，故允許較高的極限轉速。中間滑塊也可用尼龍6制成，并在配制時加入少量的石墨或二硫化鉬，以便在使用時可以自行潤滑。

  這種聯軸器結構簡單，尺寸緊湊，適用于小功率、高轉速而無劇烈沖擊處。
滑塊聯軸器

3)十字軸式萬向聯軸器  圖片 

  如右圖<十字軸式萬向聯軸器a>所示，它由兩個叉形接頭1、3，一個中間聯接件2和軸銷4(包括銷套及鉚釘)、5所組成；軸銷4與5互相垂直配置并分別把兩個叉形接頭與中間件2聯接起來。這樣，就構成了一個可動的聯接。這種聯軸器可以允許兩軸間有較大的夾角(夾角α最大可達35°～45°)，而且在機器運轉時，夾角發生改變仍可正常傳動；但當過大時，傳動效率會顯著降低。

  這種聯軸器的缺點是:當主動軸角速度ω1為常數時，從動軸的角速度 并不是常數，而是在一定范圍內(ω1cosα≤ω3≤ω1/cosα)變化，因而在傳動中將產生附加動載荷。為了改善這種情況，常將十字軸式萬向聯軸器成對使用(右圖<十字軸式萬向聯軸器b>)，但應注意安裝時必須保證軸、 軸與中間軸之間的夾角相等，并且中間軸的兩端的叉形接頭應在同一平面內(右圖<雙萬向聯軸器>)。只有這種雙萬向聯軸器才可以得到ω3 =ω1

十字軸式萬向聯軸器

雙萬向聯軸器

4)齒式聯軸器
  齒式聯軸器由兩個帶有內齒及凸緣的外套筒3和兩個帶有外齒的內套筒1所組成。兩個內套筒1分別用鍵與兩軸聯接，兩個外套簡3用螺栓5聯成一體，依靠內外齒相嚙合以傳遞轉矩。由于外齒的齒頂制成橢球面，且保證與內齒嚙合后具有適當的頂隙和側隙，故在傳動時，套筒1可有軸向和徑向位移以及角位移(下圖<齒式聯軸器b>)。又為了減少磨損，可由油孔4注入潤滑油,并在套筒1和3之間裝有密封圈6,以防止潤滑油泄漏。
 

  齒式聯軸器中，所用齒輪的齒廓曲線為漸開線，嚙合角為20°，齒數一般為30～80，材料一般用45號鋼或ZG310-570。這類聯軸器能傳遞很大的轉矩，并允許有較大的偏移量，安裝精度要求不高；但質量較大，成本較高，在重型機械中廣泛應用。

5)滾子鏈聯軸器 

  下圖為滾子鏈聯軸器。這種聯軸器是利用一條公用的雙排鏈條2同時與兩個齒數相同的并列鏈輪嚙合來實現兩半聯軸器1與4的聯接。為了改善潤滑條件并防止污染，一般都將聯軸器密封在罩殼3內。
  滾子鏈聯軸器的特點是結構簡單，尺寸緊湊，質量小，裝拆方便，維修容易、價廉并具有一定的補償性能和緩沖性能，但因鏈條的套筒與其相配件間存在間隙，不宜用于逆向傳動和起動頻繁或立軸傳動。同時由于受離心力影響也不宜用于高速傳動。

2．有彈性元件的撓性聯軸器

  如前所述，這類聯軸器因裝有彈性元件，不僅可以補償兩軸間的相對位移，而且具有緩沖減振的能力。彈性元件所能儲蓄的能量愈多，則聯軸器的緩沖能力愈強；彈性元件的彈性滯后性能與彈性變形時零件間的摩擦功愈大、則聯軸器的減振能力愈好。這類聯軸器目前應用很廣，品種亦愈來愈多。
  制造彈性元件的材料有非金屬和金屬兩種。非金屬有橡膠、塑料等，其特點為質量小，價格便宜，有良好的彈性滯后性能，因而減振能力強。金屬材料制成的彈性元件(主要為各種彈簧)則強度高、尺寸小而壽命較長。     

  聯軸器在受到工作轉矩T以后，被聯接兩軸將因彈性元件的變形而產生相應的扭轉角；與T成正比關系的彈性元件為定剛度，不成正比的為變剛度。非金屬材料的彈性元件都是變剛度的，金屬材料的則由其結構不同可有變剛度的與定剛度的兩種。常用非金屬材料的剛度多隨載荷的增大而增大，故緩沖性好，特別適用于工作載荷有較大變化的機器。
 
1)彈性套柱銷聯軸器
  這種聯軸器的構造與凸緣聯軸器相似，只是用套有彈性套的柱銷代替了聯接螺栓。因為通過蛹狀的彈性套傳遞轉矩，故可緩沖減振。彈性套的材料常用耐油橡膠，并作成截面形狀如圖中網紋部分所示，以提高其彈性。半聯軸器與軸的配合孔可作成圓柱形或圓錐形。
  半聯軸器的材料常用HT200，有時也采用35號鋼或ZG270-500；柱銷材料多用35號鋼。這種聯軸器可按標準(GB/T4323-1984)選用，必要時應按下式驗算彈性套與孔壁間擠壓應力σp和柱銷彎曲應力σb。即

式中：Tca—計算轉矩[參見式],N·m；
   z —柱銷數目；
   D1—柱銷中心所在的圓直徑，mm；
   [σ]p—許用擠壓應力，對橡膠彈性套，[σ]p=2MPa；

動畫

   [σ]b—柱銷的許用彎曲應力，[σ]b=0.25[σ]s,[σ]s為柱銷材料的屈服極限，MPa；

  這種聯軸器制造容易，裝拆方便，成本較低，但彈性套易磨損，壽命較短。它適用于聯接載荷平穩、需正反轉或起動頻繁的傳遞中、小轉矩的軸。

2)彈性柱銷聯軸器

  這種聯軸器的結構見下圖，工作時轉矩通過 兩半聯軸器及中間的尼龍柱銷而傳給從動軸。為了防止柱銷脫落，在半聯軸器的外側，用螺釘固定了擋板。
  這種聯軸器與彈性套柱銷聯軸器很相似，但傳遞轉矩的能力很大，結構更為簡單，安裝、制造方便，耐久性好，也有一定的緩沖和吸振能力，允許被聯接兩軸有一定的軸向位移以及少量的徑向位移和角位移，適用于軸向竄動較大、正反轉變化較多和起動頻繁的場合，由于尼龍
柱銷對溫度較敏感，故使用溫度限制在-20～+70℃的范圍內。

3)星形彈性聯軸器

  如下圖所示，兩半聯軸器1、3上均制有凸牙，用橡膠等類材料制成的星形彈性件2，放置在兩半聯軸器的凸牙之間。工作時，星形彈性件受壓縮并傳遞轉矩。這種聯軸器允許軸的徑向位移為0.2mm，偏角位移為1°30'。因為彈性件只受壓不受拉，工作情況有所改善，故壽命較長。

星形彈性聯軸器

4)梅花形彈性聯軸器

  這種聯軸器如下圖所示，其結構形式及工作原理與星形彈性聯軸器相似，但半聯軸器與軸配合的孔可作成圓柱形或圓錐形，并以梅花形彈性件取代星形彈性件。彈性件可根據使用要求選用不同硬度的聚氨酯橡膠、鑄型尼龍等材料制造。工作溫度范圍為-35～+80℃，短時工作溫度可達100℃，傳遞的公稱轉矩為16～25000N·m。

梅花形彈性聯軸器

5)輪胎式聯軸器

  輪胎式聯軸器如下圖所示，用橡膠或橡膠織物制成輪胎狀的彈性元件1，兩端用壓板2及螺釘3分別壓在兩個半聯軸器4上。這種聯軸器富有彈性，具有良好的消振能力，能有效地降低動載荷和補償較大的軸向位移，而且絕緣性能好，運轉時無噪聲。缺點是徑向尺寸較大；當轉矩較大時，會因過大扭轉變形而產生附加軸向載荷。為了便于裝配，有時將輪胎開出徑向切口5，但這時承載能力要顯著降低。

 6) 膜片聯軸器

  膜片聯軸器的典型結構如下圖。其彈性元件為一定數量的很薄的多邊環形(或圓環形)金屬膜片疊合而成的膜片組，在膜片的圓周上有若干個螺栓孔，用鉸制孔用螺栓交錯間隔與半聯軸器相聯接。這樣將彈性元件上的弧段分為交錯受壓縮和受拉伸的兩部分，拉伸部分傳遞轉矩，壓縮部分趨向皺折。當機組存在軸向、徑向和角位移時，金屬膜片便產生波狀變形。
  這種聯軸器結構比較簡單，彈性元件的聯接沒有間隙，不需潤滑，維護方便，平衡容易，質量小，對環境適應性強，但扭轉彈性較低，緩沖減振性能差，主要用于載荷比較平穩的高速傳動。