聯(lián)軸器在機(jī)械傳動(dòng)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,廣義而言,所有傳輸動(dòng)力的配件都可以稱之為聯(lián)軸器,包括離合器、液力耦合器、齒輪箱、彈性聯(lián)軸器等等,現(xiàn)在我們一般機(jī)械行業(yè)所說(shuō)的聯(lián)軸器主要都是狹義上的聯(lián)軸器,即彈性聯(lián)軸器、剛性聯(lián)軸器、半剛性聯(lián)軸器的總稱,在業(yè)界分類更細(xì)化之后也出現(xiàn)了,金屬元件聯(lián)軸器(如撓性聯(lián)軸器、波紋管聯(lián)軸器等)和非金屬元件聯(lián)軸器(如柱銷聯(lián)軸器、高彈聯(lián)軸器等)。
我們今天分析的主要是高速聯(lián)軸器的選擇和使用。
首先,高速的定義,嚴(yán)格而言,聯(lián)軸器使用轉(zhuǎn)速達(dá)到750r/min-1,就已經(jīng)達(dá)到低高速要求,需要提供動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn),實(shí)際使用過(guò)程中,普遍認(rèn)可的是轉(zhuǎn)速達(dá)到1500r/min-1及以上,要求提供動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn),以保證聯(lián)軸器的正常使用。而隨著轉(zhuǎn)速的增加,動(dòng)平衡等級(jí)要求也越來(lái)越高,并且動(dòng)平衡并非萬(wàn)能,如果加工精度并不能達(dá)到動(dòng)平衡的初始要求,同心達(dá)不到要求,質(zhì)量偏差太大,都有可能導(dǎo)致動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行,或者達(dá)不到所需的平衡精度,這個(gè)涉及的技術(shù)知識(shí)較多,在此不展開細(xì)究,僅表達(dá)一個(gè)概念-----高速,取決于加工精度和動(dòng)平衡調(diào)整等級(jí)。
高速,從速度上可以分為一下幾個(gè)等級(jí):
低高轉(zhuǎn)速 1500-6000
中高轉(zhuǎn)速 6000-10000
高速轉(zhuǎn)速 10000以上
大量聯(lián)軸器轉(zhuǎn)速使用區(qū)間都在低高轉(zhuǎn)速以內(nèi)或者低高轉(zhuǎn)速以下,而我們今天討論的高速聯(lián)軸器,主要是高速轉(zhuǎn)速,以我司目前接觸的案例,主要應(yīng)用于測(cè)試臺(tái)、測(cè)功機(jī)以及高速運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力源輸出扭矩。
其次,討論高速聯(lián)軸器的主要選擇原則或者說(shuō)特點(diǎn)。
第一,質(zhì)量輕,材質(zhì)選擇主要以此為原則,材質(zhì)盡可能的選取較輕的質(zhì)量,以方便后期調(diào)整質(zhì)量偏差,做動(dòng)平衡等。
第二,微量糾偏,彈性元件。機(jī)械傳動(dòng)再高的精度也不可避免同心度偏差,以及質(zhì)量的不平衡,而高速直接用剛性連接,普遍存在現(xiàn)場(chǎng)噪音、顫動(dòng)的問(wèn)題,以實(shí)際應(yīng)用而言,彈性元件基本是必須的。如果確實(shí)找不到合適的彈性元件,可以暫時(shí)用剛性聯(lián)軸器連接,但長(zhǎng)期使用,顫動(dòng)的結(jié)果往往容易損傷連接部位,再次安裝對(duì)中會(huì)比較困難。
第三,高強(qiáng)度彈性元件。現(xiàn)在使用最多的彈性元件是膜片,膜片主要材質(zhì)是不銹鋼,而不銹鋼使用的牌號(hào)有數(shù)十種乃至上百種,常用的也有十?dāng)?shù)種,進(jìn)口與非進(jìn)口的,301、304、sus301等等,不銹鋼材質(zhì)價(jià)格也不等,零售價(jià)從10元/kg至500+甚至更貴的都有。
選擇不銹鋼板材需要厚度均勻性高、拉伸強(qiáng)度大、表面光澤度好,材質(zhì)優(yōu)秀均勻、回彈性能良好的為佳,普遍適合制造高速?gòu)椥栽牟讳P鋼價(jià)格應(yīng)該在中等以上,材質(zhì)直接影響彈性元件的使用壽命。
最后,加工精度。一般轉(zhuǎn)速達(dá)到10000轉(zhuǎn)以上的加工精度一般需要控制在較高的水平。
聯(lián)軸器關(guān)鍵尺寸孔徑、鍵槽,必須公差范圍在1絲以內(nèi),中心偏差也在此級(jí)別才能保證。
案例:
我司曾為測(cè)功機(jī)配置過(guò)轉(zhuǎn)速12000轉(zhuǎn),帶微量自平衡的聯(lián)軸器,以往該類聯(lián)軸器主要靠進(jìn)口,現(xiàn)在我司除在材質(zhì)選材根據(jù)實(shí)際使用情況,部分采用進(jìn)口材質(zhì)之外,所有的加工工藝、以及大部分的材質(zhì)都實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。
我司配置的高速聯(lián)軸器最大外徑在128mm,長(zhǎng)度達(dá)到280mm,重量大約6kg,根據(jù)用戶的反饋,安裝之后能夠?qū)崿F(xiàn)12000r平穩(wěn)運(yùn)行,噪音非常小。
最后上圖,大家看下國(guó)產(chǎn)化的高速自平衡聯(lián)軸器,就這顏值:

膜片聯(lián)軸器(英文DiaphragmCoupling)是有幾組膜片(不銹鋼薄板304)用螺栓交錯(cuò)地與兩半聯(lián)軸器聯(lián)接,每組膜片由數(shù)片疊集而成,膜片分為連桿式和不同形狀的整片式。膜片聯(lián)軸器靠膜片的彈性變形來(lái)補(bǔ)償所聯(lián)兩軸的相對(duì)位移,是一種高性能的金屬?gòu)椥栽闲月?lián)軸器,不用潤(rùn)滑,結(jié)構(gòu)較緊湊,強(qiáng)度高,使用壽命長(zhǎng),無(wú)旋轉(zhuǎn)間隙,不受溫度和油污影響,具有耐酸、耐堿、防腐蝕的特點(diǎn),適用于高溫、高速、有腐蝕介質(zhì)工況環(huán)境的軸系傳動(dòng),廣泛用于各種機(jī)械裝置的軸系傳動(dòng),如水泵(尤其是大功率、化工泵)、分機(jī)(高速)、壓縮機(jī)、液壓機(jī)械、石油機(jī)械、印刷機(jī)械、紡織機(jī)械、化工機(jī)械、礦山機(jī)械、冶金機(jī)械、航空(直升飛機(jī))、艦艇高速動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、汽輪機(jī)、活塞式動(dòng)力機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、履帶式車輛,以及發(fā)電組高速、大功率機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng),徑動(dòng)平衡后應(yīng)用于高速傳動(dòng)軸系已比較普遍。
膜片聯(lián)軸器與齒式聯(lián)軸器相比,沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng),不需要潤(rùn)滑、密封,無(wú)噪聲,基本不用維修,制造比較方便,可部分代替齒式聯(lián)軸器。
附件一:聯(lián)軸器選型基礎(chǔ)知識(shí):
選擇原則:
1)轉(zhuǎn)矩T:T↑,選剛性聯(lián)軸器、無(wú)彈性元件或有金屬?gòu)椥栽膿闲月?lián)軸器;T有沖擊振動(dòng),選有彈性元件的撓性聯(lián)軸器;
2)轉(zhuǎn)速n:n↑,非金屬?gòu)椥栽膿闲月?lián)軸器;
3)對(duì)中性:對(duì)中性好選剛性聯(lián)軸器,需補(bǔ)償時(shí)選撓性聯(lián)軸器;
4)裝拆:考慮裝拆方便,選可直接徑向移動(dòng)的聯(lián)軸器;
5)環(huán)境:若在高溫下工作,不可選有非金屬元件的聯(lián)軸器;
6)成本:同等條件下,盡量選擇價(jià)格低,維護(hù)簡(jiǎn)單的.
聯(lián)軸器型號(hào)選擇:
1)聯(lián)軸器簡(jiǎn)易選型式:TC=KT=9550KPw/n
計(jì)算扭矩式中:
TC——計(jì)算扭矩,N﹒m;
T——理論(名義)扭矩,N﹒m;
K——工作情況系數(shù),見(jiàn)表18-1;
Pw——理論(名義)工作功率,kW;
n——工作轉(zhuǎn)速,r/mm;
2)確定聯(lián)軸器型號(hào)Τc≤[Τ] [n]——聯(lián)軸器的公稱扭矩、許用扭矩,N﹒m;見(jiàn)機(jī)