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弹性联轴器的实际使用需求以及国内外弹性联轴器研究综述

文章作者:巨泽联轴器   发布时间:2020-10-30
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随着内燃机行业的不断发展,内燃机的扭转振动问题也越来越引起重视。

<一>、大型弹性联轴器的实际使用需求

随着内燃机行业的不断发展,内燃机的扭转振动问题也越来越引起重视。很多情况下,扭转振动,或者将危险共振转移到内燃机工作转速范围之外。这便需要在动力装置中加入星形联轴器。

按弹性元件的材料,弹性阻尼联轴器分为金属弹性阻尼联轴器和非金属弹性阻尼联轴器。金属弹性阻尼联轴器强度高,传递载荷能力大,使用寿命长,受温度影响小,但成本较高,常用材料为高强度的弹性钢,如60Si2Mn和_SOCrVA等。非金属弹性联轴器目前主要是橡胶弹性元件,它具有弹性模量范围大、内摩擦大、重量轻、阻尼性能好、无机械摩擦等优点,但橡胶强度低、易蠕变、易老化、耐油耐热性差、振动剧烈时要注意温升,另外,负荷性能也不稳定。

复合材料是把金属、无机非金属、高分子等材料组合起来的一种多相材料,因此它的设计自由度很大,不仅可在组分选择上调整,而且还可以改变各组分的体积百分数来满足所需的性能要求,这样就可使复合材料具有轻质高强以及其它综合性能。特别是复合材料还具有复合效应,即经过复合以后产生各原始组分所不具备的性能。由于复合材料的上述特点,所以随着材料工程新材料、新工艺及新技术的不断出现,一些具有优良机械性能与加工性能的新型工程复合材料被开发出来,使新型材料在机械工业中扩大应用成为可能。

塑料合金是当今具有代表意义的新型工程复合材料,具有非常好的的发展空间和应用价值。采用塑料合金等新型工程材料替代机械系统中的有色金属材料或者加工工序复杂、一般工程塑料材料难以满足其特殊性能的零部件,不仅能降低成本、节约资源,而且还能大大提高劳动生产率,为企业带来巨大的经济和社会效益。

BTG塑料合金材料是以橡胶材料为基体,加入各种填充剂、促进剂等而得到的塑料合金材料,其吸振性能好,而且加工工艺性能好,有着良好的摩擦磨损性能和抗疲劳磨损性能等,尤其是其吸振性能、化学稳定性能好,非常适合于用作弹性联轴器制造材料。主要具有以下优点:①具有良好的耐磨性能。塑料合金具有较低的摩擦因数,其耐磨性明显优于其它材料,从而能延长塑料合金弹性联轴器的使用寿命;②缓冲、抑振、低噪音。这是其它弹性联轴器材料所无可比拟的优点。

BTG塑料合金弹性好,内阻较大,能够地防止或减缓冲击,降低噪音;③由于塑料合金的弹性变形,可使联轴器在工作时的较高压力峰值减小,同时正因为弹性变形,塑料合金还能顺应和减缓因轴线跳动及偏移而引起的震动,减小因安装误差而产生的附加载荷;④塑料合金联轴器成本低、重量轻,易于成形,同时具有使用可靠、没有污染等特点。

那么,在高速、轻型、强载原动机在新型机械动力装置中的应用口趋广泛、动力装置的振动和噪声问题越来越突出的现代,现代机械为了提高设备使用性以及改变工作、生活环境,对振动和噪声的治理要求越来越高,并出现了新型的隔振和降噪装置。弹性联轴器作为一种既能承担动力和运动传递、补偿轴不对中,又能担当振动和噪声治理重要使命的装置,在现代机械系统的动力装置中所发挥的作用也越来越大,并越来越被工程设计人员所重视。因此非金属弹性联轴器对弹性材料的选择就加注重材料的减振性、抗冲击能力以及材料抗腐蚀的能力。而根据上述BTG材料的特点,非常适合作为弹性联轴器弹性元件的材料,满足现代弹性联轴器,特别是中大型弹性联轴器的实际使用需求。

<二>、国内外弹性联轴器研究综述

梅花形联轴器由于其具有无需润滑、安装维护简便、不对中适应能力较强等特点,广泛应用在石油、石化工业的透平、高速泵、压缩机、船舶、航空动力以及风电机组等高速大功率以传递动力为主的场合,如膜片联轴器、膜盘联轴器等。另外,由于弹性联轴器还具有灵敏性、零回转间隙、同步性高等特点,也广泛应用于小型的控制机构、仪器设备等以传递运动为主的场合,如弹性管联轴器、波纹管联轴器等。

在机床和半导体制造机械等通过伺服系统控制的精密机械的联轴器,经过对比发现金属板簧式联轴器的转角小,适用于高精度运动控制。微特电机的三坐标弹簧片式高精度联轴器,分析了联轴器轴线平行偏移量与角位移转角之间的关系,提出了在零件加工制造和组合体装配过程中各个环节的工艺措施。分析了法兰盘式精密联轴器的运动误差、扭转误差和滞后误差,对其进行了参数设计和误差分析,并对联轴器进行了静态精度测试、动态精度测试和扭转刚度测试,较后给出了法兰盘式精密联轴器的设计准则。一种较长轴向联接长度的精密弹性联轴器,经试验测试,其传动误差小于1″可以满足高精度仪器的使用要求。段颖辉提出了估算弹性联轴器转角误差的计算公式,设计了波纹管式精密弹性联轴器。

总体来说,国内有关弹性联轴器的研究对象主要是应用于高速大功率场合的联轴器,研究主要集中在应力分析、疲劳分析和寿命计算方面。而对于传动精度要求高的联轴器研究的较少。随着我国机械工业朝着高、精、尖的方向发展,联轴器作为传递动力和运动的关键部件,对其传动精度的要求越来越高。但是长期以来,对于应用于精密传动的联轴器的设计主要依靠经验设计,不能满足高精度的要求,所以关于联轴器的传动精度方面的研究就显得加重要和迫切。


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