聯軸器(qì)的選用方法
時(shí)間(jiān)：2018/3/24 14:24:53
聯軸器(qì)品種、型式、規格很多，在正确理(lǐ)解品種、型式、規格各自概念的基礎上(shàng)，根據傳動的需要來(lái)選擇聯軸器(qì)，首先從已經制訂為(wèi)标準的聯軸器(qì)中選擇，目前我過制訂為(wèi)國際和行标的聯軸器(qì)有數十種，這(zhè)些(xiē)标準聯軸器(qì)絕大多數是通用聯軸器(qì)，每一(yī)種聯軸器(qì)都有各自的特點和适合範圍，基本能(néng)夠滿足多種工況的需要，一(yī)般情況下(xià)設計人(rén)員(yuán)無需自行設計聯軸器(qì)，隻有在現(xiàn)有标準聯軸器(qì)不能(néng)滿足需要時(shí)才自行設計聯軸器(qì)。标準聯軸器(qì)選購(gòu)方便，價格比自行設計的非标準聯軸器(qì)要便宜很多。在衆多的标準聯軸器(qì)中，正确選擇适合自己需要的最佳聯軸器(qì)，關(guān)系到機械産品軸系傳動的工作(zuò)性能(néng)、可靠性、使用壽命、振動、噪聲、節能(néng)、傳動效率、傳動精度、經濟性等一(yī)系列問題，也(yě)關(guān)系到機械産品的質量。設計人(rén)員(yuán)在選用聯軸器(qì)時(shí)應立足于從軸系傳動的角度和需要來(lái)選擇聯軸器(qì)，應避免單純的隻考慮主、從動端聯接選擇聯軸器(qì)。
一(yī)、選擇聯軸器(qì)應考慮的因素
（一(yī)） 動力機的機械特性
動力機到工作(zuò)機之間(jiān)，通過一(yī)個(gè)或數個(gè)不同品種型式、規格的聯軸器(qì)将主、從動端聯接起來(lái)，形成軸系傳動系統。在機械傳動中，動力機不外乎電動機、内燃機和氣輪機。由于動力機工作(zuò)原理(lǐ)和機構不同，其機械特性差别較大，有的運轉平穩，有的運轉時(shí)有沖擊，對傳動系統形成不等的影響。根據動力機的機械特性，将動力機分(fēn)為(wèi)四類。見表 1 。
表 1 動力機系數Kw
動力機類别代号
動力機名稱
動力機系數 Kw
動力機類别代号
動力機名稱
動力機系數 Kw
1.0
Ⅲ
二缸内燃機
1.4
Ⅱ
四缸及四缸以上(shàng)内燃機
1.2
Ⅳ
單缸内燃機
1.6
動力機的機械特性對整個(gè)傳動系統有一(yī)定的影響，不同類别的動力機，由于其機械特性不同，應選取相應的動力機系數 Kw ，選擇适合于該系統的最佳聯軸器(qì)。動力機的類别是選擇聯軸器(qì)品種的基本因素，動力機的功率是确定聯軸器(qì)的規格大小的主要依據之一(yī)，與聯軸器(qì)轉矩成正比。固定的機械産品傳動系統中的動力機大都是電動機，運行的機械産品傳動系統（例如(rú)船舶、各種車輛等）中的動力機多為(wèi)内燃機，當動力機為(wèi)缸數不同的内燃機時(shí)，必須考慮扭振對傳動系統的影響，這(zhè)種影響因素與内燃機的缸數、各缸是否正常工作(zuò)有關(guān)。此時(shí)一(yī)般應選用彈性聯軸器(qì)，以調整軸系固有頻率，降低(dī)扭振振幅，從而減振、緩沖、保護傳動裝置部件，改善對中性能(néng)，提高輸出功率的穩定性。
（二） 載荷類别
由于結構和材料不同，用于各個(gè)機械産品傳動系統的聯軸器(qì)，其載荷能(néng)力差異很大。載荷類别主要是針對工作(zuò)機的工作(zuò)載荷的沖擊、振動、正反轉、制動、頻繁啓動等原因而形成不同類别的載荷。為(wèi)便于選用計算(suàn)，将傳動系統的載荷分(fēn)為(wèi)四類，見表 2 。
表 2 載荷類别
|
載荷類别 |
載荷狀況 |
工況系數 K |
載荷類别 |
載荷狀況 |
工況系數 K |
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Ⅰ |
載荷均勻，工作(zuò)平穩 |
1~1.5 |
Ⅲ |
重沖擊載荷，頻繁正反轉 |
2.5~2.75 |
|
Ⅱ |
中等沖擊載荷 |
1.5~2.5 |
Ⅳ |
特重沖擊載荷，頻繁正反轉 |
>2.75 |
傳動系統的載荷類别是選擇聯軸器(qì)品種的基本依據。沖擊、振動和轉矩變化(huà)較大的工作(zuò)載荷，應選擇具有彈性元件的撓性聯軸器(qì)即彈性聯軸器(qì)，以緩沖、減振、補償軸線偏移，改善傳動系統工作(zuò)性能(néng)。起動頻繁、正反轉、制動時(shí)的轉矩是正常平穩工作(zuò)時(shí)轉矩的數倍，是超載工作(zuò)，必然縮短聯軸器(qì)彈性元件使用壽命，聯軸器(qì)隻允許短時(shí)超載，一(yī)般短時(shí)超載不得超過公稱轉矩的 2~3 倍，即 [Tmax] ≥ 2~3T n 。
低(dī)速工況應避免選用隻适用于中小功率的聯軸器(qì)，例如(rú)：彈性套柱銷聯軸器(qì)、芯型彈性聯軸器(qì)、多角形橡膠聯軸器(qì)、輪胎式聯軸器(qì)等；需要控制過載安全保護的軸系，宜選用安全聯軸器(qì)；載荷變化(huà)較大的并有沖擊、振動的軸系，宜選擇具有彈性元件且緩沖和減振效果較好(hǎo)(hǎo)的彈性聯軸器(qì)。金(jīn)屬彈性元件彈性聯軸器(qì)承載能(néng)力高于非金(jīn)屬彈性元件彈性聯軸器(qì)；彈性元件受擠壓的彈性聯軸器(qì)可靠性高于彈性元件受剪切的彈性聯軸器(qì)。
（三） 聯軸器(qì)的許用轉速
聯軸器(qì)的許用轉速範圍是根據聯軸器(qì)不同材料允許的線速度和最大外緣尺寸，經過計算(suàn)而确定。不同材料和品種、規格的聯軸器(qì)許用轉速的範圍不相同，改變聯軸器(qì)的材料可提高聯軸器(qì)許用轉速範圍，材料為(wèi)鋼的許用轉速大于材料為(wèi)鑄鐵的許用轉速。用于 n>5000r/min 工況條件的聯軸器(qì)，應考慮聯軸器(qì)外緣離心力和彈性元件變形等影響因素，并應作(zuò)動平衡。高速時(shí)不應選用非金(jīn)屬彈性元件彈性聯軸器(qì)，高速時(shí)形成彈性元件變形，宜選用高精度的撓性聯軸器(qì)，目前國外用于高速的聯軸器(qì)不外乎膜片聯軸器(qì)和高精度鼓形齒式聯軸器(qì)。
（四） 聯軸器(qì)所聯兩軸相對位移
聯軸器(qì)所聯兩軸由于制造誤差、裝配誤差、安裝誤差、軸受載而産生(shēng)變形、基座變形、軸承受損、溫度變化(huà)（熱脹、冷縮）、部件之間(jiān)的相對運動等多種因素而産生(shēng)相對位移。一(yī)般情況下(xià)，兩軸相對位移是難以避免的，但(dàn)不同工況條件下(xià)的軸系傳動所産生(shēng)的位移方向，即軸向（ x ）、徑向（ y ）、角向（α）以及位移量的大小有所不同。隻有撓性聯軸器(qì)才具有補償兩軸相對位移的性能(néng)，因此在實際應用中大量選擇撓性聯軸器(qì)。剛性聯軸器(qì)不具備補償性能(néng)，應用範圍受到限制，因此用量很少。角向（α）唯一(yī)較大的軸系傳動宜選用萬向聯軸器(qì)，有軸向竄動，并需控制軸向位移的軸系傳動，應選用膜片聯軸器(qì)；隻有對中精度很高的情況下(xià)選用剛性聯軸器(qì)，各标準撓性聯軸器(qì)許用補償量見表 3 。
（五） 聯軸器(qì)的傳動精度
小轉矩和以傳遞運動為(wèi)主的軸系傳動，要求聯軸器(qì)具有較高的傳動精度，宜選用金(jīn)屬彈性元件的撓性聯軸器(qì)。大轉矩個(gè)傳遞動力的軸系傳動，對傳動精度亦有要求，高轉速時(shí)，應避免選用非金(jīn)屬彈性元件彈性聯軸器(qì)和可動元件之間(jiān)有間(jiān)隙的撓性；聯軸器(qì)，宜選用傳動精度高的膜片聯軸器(qì)。
（六） 聯軸器(qì)尺寸、安裝和維護
聯軸器(qì)外形尺寸，即最大徑向和軸向尺寸，必須在機器(qì)設備允許的安裝空間(jiān)以内。應選擇裝拆方便、不用維護、維護周期長或者維護方便、更換易損件不用移動兩軸、對中間(jiān)調整容易的聯軸器(qì)。大型機器(qì)設備調整兩軸對中較困難，應選擇使用耐久和更換易損件方便的聯軸器(qì)。金(jīn)屬彈性元件撓性聯軸器(qì)一(yī)般比非金(jīn)屬彈性元件撓性聯軸器(qì)使用壽命長。需密封潤滑和使用不耐久的聯軸器(qì)，必然增加維護工作(zuò)量。對于長期連續運轉和經濟效益較高的場(chǎng)合，例如(rú)我國冶金(jīn)企業的軋機傳動系統的高速端，目前普遍采用的是齒式聯軸器(qì)，齒式聯軸器(qì)雖然理(lǐ)論上(shàng)傳遞轉矩大，但(dàn)必須在潤滑和密封良好(hǎo)(hǎo)的條件下(xià)才能(néng)耐久工作(zuò)，且需經常檢查密封狀況，注潤滑油或潤滑脂，維護工作(zuò)量大，增加了(le)輔助工時(shí)，減少了(le)有效工作(zuò)時(shí)間(jiān)，影響生(shēng)産效益。國際上(shàng)工業發達國家，已普遍選用使用壽命長、不用潤滑和維護的膜片聯軸器(qì)取代鼓形齒式聯軸器(qì)，不僅提高了(le)經濟效益，還可以淨化(huà)工作(zuò)環境。在軋機傳動系統選用我過研制的彈性活銷聯軸器(qì)和扇形塊彈性聯軸器(qì)，不僅具有膜片聯軸器(qì)的優點，而且緩沖減振效果好(hǎo)(hǎo)，價格便宜。
（七） 工作(zuò)環境
聯軸器(qì)與各種不同主機産品配套使用，周圍的工作(zuò)環境比較複雜，如(rú)溫度、濕度、水、蒸汽、粉塵、砂子(zǐ)、油、酸、堿、腐蝕介質、鹽水、輻射等狀況，是選擇聯軸器(qì)時(shí)必須考慮的重要因素之一(yī)。對于高溫、低(dī)溫、有油、酸、堿介質的工作(zuò)環境，不宜選用以一(yī)般橡膠為(wèi)彈性元件材料的撓性聯軸器(qì)，應選擇金(jīn)屬彈性元件撓性聯軸器(qì)，例如(rú)膜片聯軸器(qì)、蛇形彈簧聯軸器(qì)等。彈性柱銷式聯軸器(qì)由于運轉時(shí)柱銷的竄動，自身(shēn)噪聲大，對于噪聲有嚴格要求的場(chǎng)合就(jiù)不應選用。
（八） 經濟性
由于各品種、型式、規格的聯軸器(qì)結構、材料、大小和精度不同，其成本和造價相差很大。一(yī)般精度要求的聯軸器(qì)成本低(dī)于高精度要求的聯軸器(qì)；結構簡單、工藝性好(hǎo)(hǎo)的聯軸器(qì)成本低(dī)于結構複雜、工藝性差的聯軸器(qì)；采用一(yī)般材料作(zuò)原料的聯軸器(qì)成本低(dī)于采用特殊材料作(zuò)原料的聯軸器(qì)；非金(jīn)屬彈性元件撓性聯軸器(qì)的成本低(dī)于金(jīn)屬彈性元件撓性聯軸器(qì)。在選擇聯軸器(qì)時(shí)，價格是不可忽視(shì)的重要因素，有時(shí)甚至是決定因素。對于一(yī)般工況條件，就(jiù)無必要選擇價格較貴的高精度聯軸器(qì)，選用者往往因為(wèi)經濟的原因不能(néng)選用某些(xiē)性能(néng)雖好(hǎo)(hǎo)但(dàn)價格較高的撓性聯軸器(qì)。在選擇聯軸器(qì)時(shí)應根據選用各自實際情況和要求，綜合考慮上(shàng)述各種因素，從現(xiàn)有标準聯軸器(qì)中選取最适合于自己需要的聯軸器(qì)品種、型式和規格。一(yī)般情況下(xià)現(xiàn)有的标準聯軸器(qì)基本可以滿足不同工況的需要。
二． 選用程序
在考慮上(shàng)述綜合因素的基礎上(shàng)，聯軸器(qì)選用程序如(rú)下(xià)：
（一(yī)） 選用标準聯軸器(qì)
設計人(rén)員(yuán)在選擇聯軸器(qì)時(shí)首先應在已經制定為(wèi)國家标準、機械行業标準以及獲國家專利的聯軸器(qì)中選擇，隻有在現(xiàn)有标準聯軸器(qì)和專利聯軸器(qì)不能(néng)滿足設計需要時(shí)才自己設計聯軸器(qì)。我國現(xiàn)已制訂了(le)數量相當多的不同品種，在不同結構型式和規格基本能(néng)滿足不同轉矩、轉速和工況條件的标準聯軸器(qì)。這(zhè)些(xiē)标準聯軸器(qì)有的是我國自行研制并經過工業實驗；有的是根據國外工業發達國家有關(guān)标準轉化(huà)；有的是參考引進樣機消化(huà)吸收并自行研制。有的标準聯軸器(qì)不僅在國内是新(xīn)型高性能(néng)，在國際上(shàng)也(yě)具有先進水平，例如(rú)膜片聯軸器(qì)。在制訂标準時(shí)一(yī)般都經過嚴格程序，以保證标準的質量。标準聯軸器(qì)是成熟的，一(yī)般也(yě)應是可靠的，關(guān)鍵是正确選擇。國家專利聯軸器(qì)例如(rú)彈性活銷聯軸器(qì)、扇形塊彈性聯軸器(qì)，吸取多種老式彈性聯軸器(qì)的優點，克服了(le)各自存在的缺點，在國内外均屬高性能(néng)、新(xīn)技術，是更新(xīn)換代聯軸器(qì)。
（二） 選擇聯軸器(qì)品種、型式
了(le)解聯軸器(qì)（尤其是撓性聯軸器(qì)）在傳動系統中的綜合功能(néng)，從傳動系統總體(tǐ)設計考慮，選擇聯軸器(qì)品種、型式。根據原動機類别和工作(zuò)載荷類别、工作(zuò)轉速、傳動精度、兩軸偏移狀況、溫度、濕度、工作(zuò)環境等綜合因素選擇聯軸器(qì)的品種。 根據配套主機的需要選擇聯軸器(qì)的結構型式，當聯軸器(qì)與制動器(qì)配套使用時(shí)，宜選擇帶制動輪或制動盤型式的聯軸器(qì)；需要過載保護時(shí)；宜選擇安全聯軸器(qì)；與法蘭聯接時(shí)，宜選擇法蘭式；長距離傳動，聯接的軸向尺寸較大時(shí)，宜選擇接中間(jiān)或接中間(jiān)套型。
（三） 聯軸器(qì)轉矩計算(suàn)
傳動系統中動力機的功率應大于工件機所需功率。根據動力機的功率和轉速可計算(suàn)得到與動力機相聯接的高速端的理(lǐ)論轉矩 T ；根據工況系數 K 及其他有關(guān)系數，可計算(suàn)聯軸器(qì)的計算(suàn)轉矩 Tc 。聯軸器(qì) T 與 n 成反比，因此低(dī)速端 T 大于高速端 T 。
（四） 初選聯軸器(qì)型号
根據計算(suàn)轉矩 Tc ，從标準系列中可選定相近似的公稱轉矩 Tn ，選型時(shí)應滿足 Tn ≥ Tc 。初步選定聯軸器(qì)型号（規格），從标準中可查得聯軸器(qì)的許用轉速 [n] 和最大徑向尺寸 D 、軸向尺寸 Lo ，應滿足聯軸器(qì)轉速 n ≤ [n] 。
（五） 根據軸徑調整型号
初步選定的聯軸器(qì)聯接尺寸，即軸孔直徑 d 和軸孔長度 L ，應符合主、從動端軸徑的要求，否則還要根據軸徑 d 調整聯軸器(qì)的規格。主、從動端軸徑不相同是普遍現(xiàn)象，當轉矩、轉速相同，主、從動端軸徑不相同時(shí)，應按大軸徑選擇聯軸器(qì)型号。 新(xīn)設計的傳動系統中，應選擇符合 GB/T 3852 中規定的七種軸孔型式，推薦采用 J 1 型軸孔型式，以提高通用性和互換性，軸孔長度按聯軸器(qì)産品标準的規定。
（六）選擇聯接型式
聯軸器(qì)聯接型式的選擇，取決于主、從動端與軸的聯接型式，一(yī)般多采用鍵聯接，為(wèi)統一(yī)鍵聯接型式及代号，在 GB/T 3852 中規定了(le)七種鍵槽型式，四種無鍵聯接，用得較多的是 A 型鍵（平鍵單鍵槽）。
（七） 定聯軸器(qì)品種、型式、規格（型号）
根據動力機和聯軸器(qì)載荷類别、轉速、工作(zuò)環境等綜合因素，選定聯軸器(qì)品種，根據聯軸器(qì)的配套、聯接情況等因素選定聯軸器(qì)型式；根據公稱轉矩、軸孔直徑與軸孔長度作(zuò)校(xiào)核驗算(suàn)，以最後确定聯軸器(qì)的型号。 在軸系傳動中一(yī)般均存在不同程度兩軸線相對偏移，應選用撓性聯軸器(qì)；當軸系傳動中工作(zuò)載荷産生(shēng)沖擊、振動時(shí)，則應選用彈性聯軸器(qì)，從減振、緩沖效果和經濟性考慮，宜選用非金(jīn)屬彈性元件彈性聯軸器(qì)。
我國普遍存在聯軸器(qì)選用不當的現(xiàn)象，例如(rú)在冶金(jīn)機械和重型機械的軸系傳動中廣泛選用齒式聯軸器(qì)。在冶金(jīn)機械和重型機械低(dī)速重載軸系傳動中沖擊、振動和兩軸偏移是相當突出的不利因素，隻有選用減振、緩沖效果好(hǎo)(hǎo)的彈性聯軸器(qì)才能(néng)改善傳動系統工作(zuò)狀态，而齒式聯軸器(qì)無論是鼓形齒和直齒均為(wèi)剛性可移式聯軸器(qì)。根據不具備減振、緩沖功能(néng)，而且還存在要潤滑密封，需定期維修，制造工藝複雜，成本高等一(yī)系列缺點，鼓型齒式聯軸器(qì)理(lǐ)應所有齒都齧合（點接觸），由于制造誤差的存在，全部齒都齧合是不可能(néng)的，承載能(néng)力大是理(lǐ)論值。過去聯軸器(qì)品種少，選擇的餘地小，如(rú)今有很多彈性聯軸器(qì)問世，其中扇形塊彈性聯軸器(qì)和彈性活銷聯軸器(qì)是代替齒式聯軸器(qì)的合理(lǐ)選擇之一(yī)。