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选择联轴器应考虑的因素

发布时间:2019-06-08
动力机到工作机之间,通过一个或数个不同品种型式、规格的联轴器将主、从动端联接起来,形成轴系传动系统。

1动力机的机械特性

动力机到工作机之间,通过一个或数个不同品种型式、规格的联轴器将主、从动端联接起来,形成轴系传动系统。在机械传动中,动力机不外乎电动机、内燃机和气轮机。由于动力机工作原理和机构不同,其机械特性差别较大,有的运转平稳,有的运转时有冲击,对传动系统形成不等的影响。动力机的机械特性对整个传动系统有一定的影响。不同类别的动力机,由于其机械特性不同,应选取相应的动力机系数,选择适合于该系统的较佳联轴器。动力机的类别是选择联轴器品种的基本因素,动力机的功率是确定联轴器规格大小的主要依据之一,与联轴器转矩成正比。固定的机械产品传动系统中的动力机大都是电动机,运行的机械产品传动系统(例如船舶、各种车辆等)中的动力机多为内燃机,当动力机为缸数不同的内燃机时,考虑扭振对传动系统的影响,这种影响因素与内燃机的缸数、各缸是否正常工作有关。此时一般应选用弹性联轴器,以调整轴系固有频率,降低扭振振幅,从而起到减振、缓冲、保护传动装置部件的作用,改善对中性能,提高输出功率的稳定性。

2载荷类别

由于结构和材料不同,用于各个机械产品传动系统的联轴器,其载荷能力差异很大。载荷类别主要是针对工作机的工作载荷的冲击、振动、正反转、制动、频繁启动等原因而形成不同类别的载荷。

传动系统的载荷类别是选择联轴器品种的基本依据。冲击、振动和转矩变化较大的工作载荷,应选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,改善传动系统工作性能。起动频繁、正反转、制动时的转矩是正常平稳工作时转矩的数倍,是超载工作,必然会缩短联轴器弹性元件使用寿命。联轴器只允许短时超载,一般短时超载不得超过公称转矩的2~3倍。

低速工况应避免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;需要控制过载保护的轴系,宜选用联轴器;载荷变化较大的并有冲击、振动的轴系,宜选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可靠性高于弹性元件受剪切的弹性联轴器。

在浮法玻璃生产线的设计中,退火窑辊道传动有一定的特殊性。此处传动功率大,达到22kW,传动轴处温度高,热变形较大。若用一般的联轴器,虽然传递功率没问题,但热变形问题不太好解决。因此我们设计了一种新型的键板式联轴器。其结构是在相连接的两根轴的轴头处开有贯通的键槽,键槽中放有键板,外加套筒防止键板掉出去。键板材质为碳素钢并进行调质处理,机械性能很高,由它来传递扭矩。当传动轴受热变形时,键板可在键槽中滑动,来补偿轴的轴向和径向位移。当需要换轴承等零件时,将外套移开取出键板,即可将轴上零件拆卸下来。经过实际应用,效果很好。

3联轴器的许用转速

联轴器的许用转速范围是根据联轴器不同材料允许的线速度和较大外缘尺寸,经过计算而确定。不同材料和品种、规格的联轴器许用转速的范围不相同,改变联轴器的材料可提高联轴器许用转速范围,材料为钢的许用转速大于材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,并应作动平衡。高速时不应选用非金属弹性元件弹性联轴器,因为高速时易形成弹性元件变形,宜选用高精度的挠性联轴器,目前国外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。

4联轴器所联两轴相对位移

联轴器所联两轴由于制造误差、装配误差、安装误差、轴受载而产生变形、基座变形、轴承受损、温度变化(热胀、冷缩)、部件之间的相对运动等多种因素而产生相对位移。一般情况下,两轴相对位移是难以避免的,但不同工况条件下的轴系传动所产生的位移方向,即轴向(x)、径向(y)、角向(v)以及位移量的大小有所不同。只有挠性联轴器才具有补偿两轴相对位移的性能,因此在实际应用中大量选择挠性联轴器。刚性联轴器不具备补偿性能,应用范围受到限制,因此用量很少。角向(v)位移较大的轴系传动宜选用万向联轴器。有轴向窜动,并需控制轴向位移的轴系传动,应选用膜片联轴器。只有对中精度很高的情况下选用刚性联轴器。

5联轴器的传动精度

小转矩和以传递运动为主的轴系传动,要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。大转矩和传递动力的轴系传动,对传动精度亦有要求,高转速时,应避免选用非金属弹J睦元件弹性联轴器和可动元件之间有间隙的挠性,宜选用传动精度高的膜片联轴器。

6选择联接型式

联轴器联接型式的选择,取决于主、从动端与轴的联接型式,一般多采用键联接,用得较多的是A型键(平键单键槽)。

7联轴器尺寸、安装和维护

联轴器外形尺寸,即较大径向和轴向尺寸,在机器设备允许的安装空间以内。应选择装拆方便、不用维护(或维护周期长或者维护方便)、换易损件不用移动两轴、对中间调整容易的联轴器。大型机器设备调整两轴对中较困难,应选择使用耐久和换易损件方便的联轴器。金属弹性元件挠性联轴器一般比非金属弹性元件挠性联轴器使用寿命长。需密封润滑和使用不耐久的联轴器,必然增加维护工作量。对于长期连续运转和经济效益较高的场合,例如我国冶金企业的轧机传动系统的高速端,目前普遍采用的是齿式联轴器。齿式联轴器虽然理论上传递转矩大,但在润滑和密封良好的条件下才能耐久工作,且需经常检查密封状况,注润滑油或润滑脂,维护工作量大,增加了辅助工时,减少了有效工作时间,影响生产效益。工业发达,已普遍选用使用寿命长、不用润滑和维护的膜片联轴器取代鼓形齿式联轴器,不仅提高了经济效益,还可以净化工作环境。在轧机传动系统选用我国研制的弹性活销联轴器和扇形块弹性联轴器,不仅具有膜片联轴器的优点,而且缓冲减振效果好,价格便宜。

8工作环境

联轴器与各种不同主机产品配套使用,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,是选择联轴器时考虑的重要因素之一。对于高温、低温、有油、酸、碱介质的工作环境,不宜选用以一般橡胶为弹性元件材料的挠性联轴器,应选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。弹性柱销式联轴器由于运转时柱销的窜动,自身噪声大,对于噪声有严格要求的场合就不应选用。

在浮法生产线破碎机上,设备在运行中受到的冲击、振动和两轴偏移是相当突出的不利因素,只有选用减振、缓冲效果好的弹性联轴器才能改善传动系统工作状态,而齿式联轴器无论是鼓形齿还是直齿,均为刚性可移式联轴器。根据不具备减振、缓冲功能,而且还存在要润滑密封,需定期维修,制造工艺复杂,成本高等一系列缺点,鼓型齿式联轴器理应所有齿都啮合(点接触),由于制造误差的存在,全部齿都啮合是不可能的,承载能力大是理论值。过去联轴器品种少,选择的余地小,如今有很多弹性联轴器问世,其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合理选择之一。

上述各种类型的联轴器在玻璃行业的传动系统中都得到了广泛的应用。我们在这里只列举了很少的应用实例。随着科学技术的进步和发展,会有的新型联轴器问世,我们就有的选择余地,也必定会促进我们玻璃行业和整个机械行业的发展。


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