高速联轴器应用实例与分析


联轴器在机械传动领域应用广泛,广义而言,所有传输动力的配件都可以称之为联轴器,包括离合器、液力耦合器、齿轮箱、弹性联轴器等等,现在我们一般机械行业所说的联轴器主要都是狭义上的联轴器,即弹性联轴器、刚性联轴器、半刚性联轴器的总称,在业界分类更细化之后也出现了,金属元件联轴器(如挠性联轴器、波纹管联轴器等)和非金属元件联轴器(如柱销联轴器、高弹联轴器等)。

我们今天分析的主要是高速联轴器的选择和使用。

首先,高速的定义,严格而言,联轴器使用转速达到750r/min-1,就已经达到低高速要求,需要提供动平衡实验,实际使用过程中,普遍认可的是转速达到1500r/min-1及以上,要求提供动平衡实验,以保证联轴器的正常使用。而随着转速的增加,动平衡等级要求也越来越高,并且动平衡并非万能,如果加工精度并不能达到动平衡的初始要求,同心达不到要求,质量偏差太大,都有可能导致动平衡实验无法进行,或者达不到所需的平衡精度,这个涉及的技术知识较多,在此不展开细究,仅表达一个概念-----高速,取决于加工精度和动平衡调整等级。

高速,从速度上可以分为一下几个等级:

低高转速 1500-6000

中高转速 6000-10000

高速转速 10000以上

       大量联轴器转速使用区间都在低高转速以内或者低高转速以下,而我们今天讨论的高速联轴器,主要是高速转速,以我司目前接触的案例,主要应用于测试台、测功机以及高速运转的动力源输出扭矩。

         其次,讨论高速联轴器的主要选择原则或者说特点。

第一,质量轻,材质选择主要以此为原则,材质尽可能的选取较轻的质量,以方便后期调整质量偏差,做动平衡等。

第二,微量纠偏,弹性元件。机械传动再高的精度也不可避免同心度偏差,以及质量的不平衡,而高速直接用刚性连接,普遍存在现场噪音、颤动的问题,以实际应用而言,弹性元件基本是必须的。如果确实找不到合适的弹性元件,可以暂时用刚性联轴器连接,但长期使用,颤动的结果往往容易损伤连接部位,再次安装对中会比较困难。

第三,高强度弹性元件。现在使用最多的弹性元件是膜片,膜片主要材质是不锈钢,而不锈钢使用的牌号有数十种乃至上百种,常用的也有十数种,进口与非进口的,301304sus301等等,不锈钢材质价格也不等,零售价从10/kg500+甚至更贵的都有。

选择不锈钢板材需要厚度均匀性高、拉伸强度大、表面光泽度好,材质优秀均匀、回弹性能良好的为佳,普遍适合制造高速弹性元件的不锈钢价格应该在中等以上,材质直接影响弹性元件的使用寿命。

最后,加工精度。一般转速达到10000转以上的加工精度一般需要控制在较高的水平。

联轴器关键尺寸孔径、键槽,必须公差范围在1丝以内,中心偏差也在此级别才能保证。

案例:

我司曾为测功机配置过转速12000转,带微量自平衡的联轴器,以往该类联轴器主要靠进口,现在我司除在材质选材根据实际使用情况,部分采用进口材质之外,所有的加工工艺、以及大部分的材质都实现了国产化。

     我司配置的高速联轴器最大外径在128mm,长度达到280mm,重量大约6kg,根据用户的反馈,安装之后能够实现12000r平稳运行,噪音非常小。

最后上图,大家看下国产化的高速自平衡联轴器,就这颜值:



   膜片联轴器(英文DiaphragmCoupling)是有几组膜片(不锈钢薄板304)用螺栓交错地与两半联轴器联接,每组膜片由数片叠集而成,膜片分为连杆式和不同形状的整片式。膜片联轴器靠膜片的弹性变形来补偿所联两轴的相对位移,是一种高性能的金属弹性元件挠性联轴器,不用润滑,结构较紧凑,强度高,使用寿命长,无旋转间隙,不受温度和油污影响,具有耐酸、耐碱、防腐蚀的特点,适用于高温、高速、有腐蚀介质工况环境的轴系传动,广泛用于各种机械装置的轴系传动,如水泵(尤其是大功率、化工泵)、分机(高速)、压缩机、液压机械、石油机械、印刷机械、纺织机械、化工机械、矿山机械、冶金机械、航空(直升飞机)、舰艇高速动力传动系统、汽轮机、活塞式动力机械传动系统、履带式车辆,以及发电组高速、大功率机械传动系统,径动平衡后应用于高速传动轴系已比较普遍。

     膜片联轴器与齿式联轴器相比,没有相对滑动,不需要润滑、密封,无噪声,基本不用维修,制造比较方便,可部分代替齿式联轴器。

附件一:联轴器选型基础知识:

选择原则:

1)转矩TT↑,选刚性联轴器、无弹性元件或有金属弹性元件的挠性联轴器;T有冲击振动,选有弹性元件的挠性联轴器;

2)转速nn↑,非金属弹性元件的挠性联轴器;

3)对中性:对中性好选刚性联轴器,需补偿时选挠性联轴器;

4)装拆:考虑装拆方便,选可直接径向移动的联轴器;

5)环境:若在高温下工作,不可选有非金属元件的联轴器;

6)成本:同等条件下,尽量选择价格低,维护简单的.

联轴器型号选择:

1)联轴器简易选型式:TC=KT=9550KPw/n

计算扭矩式中:

TC——计算扭矩,Nm

T——理论(名义)扭矩,Nm

K——工作情况系数,见表18-1

Pw——理论(名义)工作功率,kW

n——工作转速,r/mm

2)确定联轴器型号Τc[Τ] [n]——联轴器的公称扭矩、许用扭矩,Nm;见机


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