彈性聯(lián)軸器的工作可靠性與彈性聯(lián)軸器的使用要求及應(yīng)用

大功率柴油機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的不均勻性對(duì)傳動(dòng)裝置的工作可靠性和壽命有重大影響。

一、彈性聯(lián)軸器對(duì)傳動(dòng)裝置的工作可靠性

大功率柴油機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的不均勻性對(duì)傳動(dòng)裝置的工作可靠性和壽命有重大影響。對(duì)多缸柴油機(jī)來(lái)說(shuō)，由于以下四方面原因的存在：(1)柴油機(jī)氣缸內(nèi)爆發(fā)壓力所產(chǎn)生的激振力矩是脈沖式周期變化的；(2)柴油機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的質(zhì)量及慣性所產(chǎn)生的激振力矩是周期變化的；(3)接受功率部件所吸收的轉(zhuǎn)矩不是定值而產(chǎn)生的激振力矩是隨機(jī)變化的；(4)各缸功率不均衡偏差的客觀存在及其分布的隨機(jī)性導(dǎo)致柴油機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生隨機(jī)波動(dòng)性等，致使柴油機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的不均勻性是無(wú)法避免的。其實(shí)際輸出值是由其輸出轉(zhuǎn)矩的平均值和一系列不同振幅、不同頻率和不同初相位的簡(jiǎn)諧力矩疊加而鬧習(xí)。在某些工況，柴油機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的瞬時(shí)峰值甚至是其平均值的5一6倍，或者多。尤其是大功率柴油機(jī)由于其輸出轉(zhuǎn)矩大，致使其輸出轉(zhuǎn)矩的瞬時(shí)峰值非常大，進(jìn)而使其后的車輛傳動(dòng)裝置的工作條件十分惡劣，從而導(dǎo)致傳動(dòng)裝置動(dòng)負(fù)荷大，壽命降低。為了改變柴油機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的不均勻性，柴油機(jī)內(nèi)部均裝有扭振減振器，但仍不能滿足車輛傳動(dòng)裝置的工作要求。為了改變傳動(dòng)裝置的工作條件、延長(zhǎng)其使用壽命，一般在柴油機(jī)與傳動(dòng)裝置之間安裝具有減振性能的彈性聯(lián)軸器，從而達(dá)到衰減柴油機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的不均勻性。經(jīng)使用表明：裝有彈性聯(lián)軸器比剛性聯(lián)接的車輛傳動(dòng)裝置，其故障率明顯降低、壽命大大延長(zhǎng)。目前，星形聯(lián)軸器種類豐富，選用何種彈性聯(lián)軸器能夠與柴油機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)達(dá)到良好的匹配需從理論和試驗(yàn)研究來(lái)確定。以下針對(duì)某一具體柴油機(jī)和某動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，分別采用硫化橡膠齒彈性聯(lián)軸器、橡膠齒套彈性聯(lián)軸器和兩種蓋斯林格彈性聯(lián)軸器進(jìn)行減振試驗(yàn)研究，目的是探求用于車輛傳動(dòng)裝置的四種聯(lián)軸器對(duì)柴油機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩不均勻性的衰減效果及其變化規(guī)律。這種研究對(duì)比，還很少見(jiàn)諸文獻(xiàn)。

二、彈性聯(lián)軸器的使用要求及應(yīng)用

梅花型彈性聯(lián)軸器是用來(lái)聯(lián)接兩軸使其一同旋轉(zhuǎn)，以傳遞扭矩和運(yùn)動(dòng)的一種機(jī)械傳動(dòng)裝置，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。由于被聯(lián)接的兩軸不可能對(duì)中，而出現(xiàn)不對(duì)中是由于機(jī)組的制造誤差、安裝誤差、承載后的變形以及溫度的變化等因素引起的。所以就要求聯(lián)軸器不僅能傳遞扭矩和運(yùn)動(dòng)，而且能吸收兩軸的不對(duì)中，且對(duì)機(jī)組的附加影響應(yīng)盡量小。聯(lián)軸器的發(fā)展和演變始終圍繞著這個(gè)目標(biāo)進(jìn)行。

聯(lián)軸器的形式很多，根據(jù)功能和原理的不同分為3類：普通聯(lián)軸器、聯(lián)軸器、特殊聯(lián)軸器。聯(lián)軸器是在普通聯(lián)軸器基礎(chǔ)上增加機(jī)構(gòu)，一旦扭矩過(guò)載，可以使傳動(dòng)中斷或限制扭矩的傳遞，從而保護(hù)機(jī)器的重要部件不受損壞。特殊聯(lián)軸器是指用非機(jī)械方式聯(lián)接的聯(lián)軸器，如液力傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)或磁力傳動(dòng)的聯(lián)軸器。

普通聯(lián)軸器應(yīng)用為廣泛。它又分為剛性聯(lián)軸器和彈性聯(lián)軸器兩種。剛性聯(lián)軸器分為剛性固定式聯(lián)軸器和剛性可移式聯(lián)軸器。剛性固定式聯(lián)軸器要求被連接的兩軸對(duì)中十分，且這種對(duì)中精度在工作中不會(huì)變化。因此，這類聯(lián)軸器雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，但使用要求過(guò)于苛刻，因此很少使用。但是，在某些場(chǎng)合用剛性固定式聯(lián)軸器，比如需要通過(guò)星形彈性聯(lián)軸器傳遞軸向力的場(chǎng)合，或者某些重載機(jī)組用其它聯(lián)軸器不能滿足傳扭要求時(shí)。剛性可移式聯(lián)軸器其中的元件間可以相對(duì)移動(dòng)，靠相對(duì)可移性這一點(diǎn)來(lái)補(bǔ)償軸線的相對(duì)位移，因此容許兩軸軸線之間有不大的軸向位移、徑向位移和角向位移。人們十分熟悉和廣泛使用的齒式聯(lián)軸器就屬于這一類，曾經(jīng)是高速大功率聯(lián)軸器的選擇。這類聯(lián)軸器由于存在元件之間的相對(duì)移動(dòng)，所以提供潤(rùn)滑，而且它的補(bǔ)償能力受可移原件的相對(duì)滑動(dòng)速度和潤(rùn)滑條件的制約。如齒式聯(lián)軸器齒面的相對(duì)滑動(dòng)速度應(yīng)不大于0.12m/s所以在高速重載時(shí)，這種聯(lián)軸器的角向補(bǔ)償能力很小。為了提高這一補(bǔ)償能力，齒式聯(lián)軸器常常做成鼓形齒，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且一旦潤(rùn)滑上出了問(wèn)題將大大降低其使用效果和壽命，這就促使了干式聯(lián)軸器的發(fā)展和使用。

彈性聯(lián)軸器靠彈性元件的彈性變形來(lái)補(bǔ)償兩軸線的相對(duì)位移，還可緩沖減振，避免共振。彈性元件分為金屬?gòu)椥栽头墙饘購(gòu)椥栽深?。金屬?gòu)椥栽?lián)軸器包括聯(lián)軸器、蛇形彈簧聯(lián)軸器、波紋管聯(lián)軸器、膜盤聯(lián)軸器和膜片聯(lián)軸器。非金屬?gòu)椥栽?lián)軸器目前仍然有較多應(yīng)用的包括彈性柱銷聯(lián)軸器、橡膠塊聯(lián)軸器、輪胎式聯(lián)軸器等。金屬?gòu)椥栽确墙饘購(gòu)椥栽?qiáng)度高，傳遞載荷能力大，而且不存在老化問(wèn)題，使用壽命長(zhǎng)，受溫度影響小，特別適合在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的工業(yè)流程動(dòng)力設(shè)備中使用。特別是膜片聯(lián)軸器的出現(xiàn)不僅很好地解決早期其它聯(lián)軸器存在的諸多問(wèn)題，而且能很方便地通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)的調(diào)整來(lái)滿足與機(jī)組的匹配。因此膜片聯(lián)軸器已成為替代齒式聯(lián)軸器和非金屬?gòu)椥栽?lián)軸器的使用為廣泛的一種彈性柱銷聯(lián)軸器，其的性能成為透平壓縮機(jī)組的產(chǎn)品。近幾年來(lái)，在一些老機(jī)組的改造中是大顯身手。

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