聯軸器在機械傳動領域應用廣泛,廣義而言,所有傳輸動力的配件都可以稱之為聯軸器,包括離合器、液力耦合器、齒輪箱、彈性聯軸器等等,現在我們一般機械行業所說的聯軸器主要都是狹義上的聯軸器,即彈性聯軸器、剛性聯軸器、半剛性聯軸器的總稱,在業界分類更細化之后也出現了,金屬元件聯軸器(如撓性聯軸器、波紋管聯軸器等)和非金屬元件聯軸器(如柱銷聯軸器、高彈聯軸器等)。
我們今天分析的主要是高速聯軸器的選擇和使用。
首先,高速的定義,嚴格而言,聯軸器使用轉速達到750r/min-1,就已經達到低高速要求,需要提供動平衡實驗,實際使用過程中,普遍認可的是轉速達到1500r/min-1及以上,要求提供動平衡實驗,以保證聯軸器的正常使用。而隨著轉速的增加,動平衡等級要求也越來越高,并且動平衡并非萬能,如果加工精度并不能達到動平衡的初始要求,同心達不到要求,質量偏差太大,都有可能導致動平衡實驗無法進行,或者達不到所需的平衡精度,這個涉及的技術知識較多,在此不展開細究,僅表達一個概念-----高速,取決于加工精度和動平衡調整等級。
高速,從速度上可以分為一下幾個等級:
低高轉速 1500-6000
中高轉速 6000-10000
高速轉速 10000以上
大量聯軸器轉速使用區間都在低高轉速以內或者低高轉速以下,而我們今天討論的高速聯軸器,主要是高速轉速,以我司目前接觸的案例,主要應用于測試臺、測功機以及高速運轉的動力源輸出扭矩。
其次,討論高速聯軸器的主要選擇原則或者說特點。
第一,質量輕,材質選擇主要以此為原則,材質盡可能的選取較輕的質量,以方便后期調整質量偏差,做動平衡等。
第二,微量糾偏,彈性元件。機械傳動再高的精度也不可避免同心度偏差,以及質量的不平衡,而高速直接用剛性連接,普遍存在現場噪音、顫動的問題,以實際應用而言,彈性元件基本是必須的。如果確實找不到合適的彈性元件,可以暫時用剛性聯軸器連接,但長期使用,顫動的結果往往容易損傷連接部位,再次安裝對中會比較困難。
第三,高強度彈性元件?,F在使用最多的彈性元件是膜片,膜片主要材質是不銹鋼,而不銹鋼使用的牌號有數十種乃至上百種,常用的也有十數種,進口與非進口的,301、304、sus301等等,不銹鋼材質價格也不等,零售價從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、拉伸強度大、表面光澤度好,材質優秀均勻、回彈性能良好的為佳,普遍適合制造高速彈性元件的不銹鋼價格應該在中等以上,材質直接影響彈性元件的使用壽命。
最后,加工精度。一般轉速達到10000轉以上的加工精度一般需要控制在較高的水平。
聯軸器關鍵尺寸孔徑、鍵槽,必須公差范圍在1絲以內,中心偏差也在此級別才能保證。
案例:
我司曾為測功機配置過轉速12000轉,帶微量自平衡的聯軸器,以往該類聯軸器主要靠進口,現在我司除在材質選材根據實際使用情況,部分采用進口材質之外,所有的加工工藝、以及大部分的材質都實現了國產化。
我司配置的高速聯軸器最大外徑在128mm,長度達到280mm,重量大約6kg,根據用戶的反饋,安裝之后能夠實現12000r平穩運行,噪音非常小。
最后上圖,大家看下國產化的高速自平衡聯軸器,就這顏值:
膜片聯軸器(英文DiaphragmCoupling)是有幾組膜片(不銹鋼薄板304)用螺栓交錯地與兩半聯軸器聯接,每組膜片由數片疊集而成,膜片分為連桿式和不同形狀的整片式。膜片聯軸器靠膜片的彈性變形來補償所聯兩軸的相對位移,是一種高性能的金屬彈性元件撓性聯軸器,不用潤滑,結構較緊湊,強度高,使用壽命長,無旋轉間隙,不受溫度和油污影響,具有耐酸、耐堿、防腐蝕的特點,適用于高溫、高速、有腐蝕介質工況環境的軸系傳動,廣泛用于各種機械裝置的軸系傳動,如水泵(尤其是大功率、化工泵)、分機(高速)、壓縮機、液壓機械、石油機械、印刷機械、紡織機械、化工機械、礦山機械、冶金機械、航空(直升飛機)、艦艇高速動力傳動系統、汽輪機、活塞式動力機械傳動系統、履帶式車輛,以及發電組高速、大功率機械傳動系統,徑動平衡后應用于高速傳動軸系已比較普遍。
膜片聯軸器與齒式聯軸器相比,沒有相對滑動,不需要潤滑、密封,無噪聲,基本不用維修,制造比較方便,可部分代替齒式聯軸器。
附件一:聯軸器選型基礎知識:
選擇原則:
1)轉矩T:T↑,選剛性聯軸器、無彈性元件或有金屬彈性元件的撓性聯軸器;T有沖擊振動,選有彈性元件的撓性聯軸器;
2)轉速n:n↑,非金屬彈性元件的撓性聯軸器;
3)對中性:對中性好選剛性聯軸器,需補償時選撓性聯軸器;
4)裝拆:考慮裝拆方便,選可直接徑向移動的聯軸器;
5)環境:若在高溫下工作,不可選有非金屬元件的聯軸器;
6)成本:同等條件下,盡量選擇價格低,維護簡單的.
聯軸器型號選擇:
1)聯軸器簡易選型式:TC=KT=9550KPw/n
計算扭矩式中:
TC——計算扭矩,N﹒m;
T——理論(名義)扭矩,N﹒m;
K——工作情況系數,見表18-1;
Pw——理論(名義)工作功率,kW;
n——工作轉速,r/mm;
2)確定聯軸器型號Τc≤[Τ] [n]——聯軸器的公稱扭矩、許用扭矩,N﹒m;見機