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高速聯(lián)軸器應(yīng)用實例與分析


聯(lián)軸器在機械傳動領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,廣義而言,所有傳輸動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)在我們一般機械行業(yè)所說的聯(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,嚴格而言,聯(lián)軸器使用轉(zhuǎn)速達到750r/min-1,就已經(jīng)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(zhuǎn)速達到1500r/min-1及以上,要求提供動平衡實驗,以保證聯(lián)軸器的正常使用。而隨著轉(zhuǎn)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(zhì)量偏差太大,都有可能導(dǎo)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(shù)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(diào)整等級。

高速,從速度上可以分為一下幾個等級:

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)用于測試臺、測功機以及高速運轉(zhuǎn)的動力源輸出扭矩。

         其次,討論高速聯(lián)軸器的主要選擇原則或者說特點。

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(zhì)量的不平衡,而高速直接用剛性連接,普遍存在現(xiàn)場噪音、顫動的問題,以實際應(yīng)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(lián)軸器連接,但長期使用,顫動的結(jié)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(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有數(shù)十種乃至上百種,常用的也有十數(shù)種,進口與非進口的,301、304、sus301等等,不銹鋼材質(zhì)價格也不等,零售價從10/kg500+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(zhì)優(yōu)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(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),中心偏差也在此級別才能保證。

案例:

我司曾為測功機配置過轉(zhuǎn)速12000轉(zhuǎn),帶微量自平衡的聯(lián)軸器,以往該類聯(lián)軸器主要靠進口,現(xiàn)在我司除在材質(zhì)選材根據(jù)實際使用情況,部分采用進口材質(zhì)之外,所有的加工工藝、以及大部分的材質(zhì)都實現(xiàn)了國產(chǎn)化。

     我司配置的高速聯(lián)軸器最大外徑在128mm,長度達到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)運行,噪音非常小。

最后上圖,大家看下國產(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補償所聯(lián)兩軸的相對位移,是一種高性能的金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器,不用潤滑,結(jié)構(gòu)較緊湊,強度高,使用壽命長,無旋轉(zhuǎn)間隙,不受溫度和油污影響,具有耐酸、耐堿、防腐蝕的特點,適用于高溫、高速、有腐蝕介質(zhì)工況環(huán)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(tǒng)、汽輪機、活塞式動力機械傳動系統(tǒng)、履帶式車輛,以及發(fā)電組高速、大功率機械傳動系統(tǒng),徑動平衡后應(yīng)用于高速傳動軸系已比較普遍。

     膜片聯(lián)軸器與齒式聯(lián)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(lián)軸器。

附件一:聯(lián)軸器選型基礎(chǔ)知識:

選擇原則:

1)轉(zhuǎn)矩TT↑,選剛性聯(lián)軸器、無彈性元件或有金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器;T有沖擊振動,選有彈性元件的撓性聯(lián)軸器;

2)轉(zhuǎn)速nn↑,非金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器;

3)對中性:對中性好選剛性聯(lián)軸器,需補償時選撓性聯(lián)軸器;

4)裝拆:考慮裝拆方便,選可直接徑向移動的聯(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,盡量選擇價格低,維護簡單的.

聯(lián)軸器型號選擇:

1)聯(lián)軸器簡易選型式:TC=KT=9550KPw/n

計算扭矩式中:

TC——計算扭矩,Nm;

T——理論(名義)扭矩,Nm;

K——工作情況系數(shù),見表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Τc[Τ] [n]——聯(lián)軸器的公稱扭矩、許用扭矩,Nm;見機


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