联轴器

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鼓形滚柱式联轴器的设计与应用

作者:佚名    文章来源:本站原创    点击数:    更新时间:2009-12-14

1 联轴器的定义

1.1 联轴器的分类

刚性联轴器:结构简单,无补偿性能,不能缓冲减振,对两轴安装精度和要求较高,用于振动很小的工况。联接高速和刚性不大的且对中性较高的两轴。

无弹性元件挠性联轴器

挠性联轴器:非金属元件挠性联轴器

金属元件挠性联轴器

1.2 联轴器的选择

1.2.1 根据以上的分类,应根据使用要求和工作条件来确定联轴器。

    具体选择时可以考虑一下几点:a需传递的转矩大小和性质以及对减振和缓冲方面的要求 b 联轴器的工作转速高低和引起的离心力的大小,对于高速传动轴应选用平衡精度较高的联轴器。如膜片联轴器齿式联轴器等;c 两轴相对位移的大小和方向,当安装调整后,难以保证两轴的严格对中,应选用平衡度较高的联轴器;d 联轴器的可靠性和工作环境;e 联轴器的制造、安装、维护和成本。

1.2.2 联轴器的应用

    联轴器在冶金机械,重型、矿山机械,起重、运输机械等传动中有十分广泛的应用。联轴器的生产研制也十分必要。首钢使用的联轴器主要是齿式联轴器,齿式联轴器是可移式刚性联轴器中应用最广泛的一种,它是利用内、外齿啮合以实现两半联轴器的联接。

2 齿式和鼓形齿式联轴器的特点:

    齿式联轴器的特点是:结构紧凑,承载能力大,使用范围广,工作可靠,具有补偿两轴相对位移的能力,但制造困难,适用于重载或高速运转的水平传动联接。为了补偿两轴相对位移,内、外齿轮的啮合较普通齿轮传动具有较大的间隙。此外,还将外齿轮的齿顶制成半径为Ra的球面,称为鼓形齿联轴器。鼓形齿式联轴器通过鼓形齿外套和直齿的内齿圈的轴线摆动(称角向位移)来补偿两传动轴的相对位移,齿长方向的鼓度越大,其角向位移越大,有的可达6度。齿长方向的鼓度,使齿对接触情况较好,改善了啮合面上压力分布的均匀性,因此鼓形齿式联轴器有传递能力大、角向位移大、传动平稳、效率高、寿命长等优点。但鼓形齿轮在加工有一定的难度,我单位现有非数控设备部能加工鼓形齿式联轴器

3 鼓形滚柱式联轴器的设计

3.1 鼓形滚柱式联轴器的独特性

     综合齿式联轴器的优点,参考弹性联轴器结构简单,制造容易,更换方便等优点,在不改变齿式联轴器设计优点的同时开发出一种结构合理,加工相对容易的联轴器,把这两种联轴器的优点结合到一起,排除这两种联轴器的缺点,将会出现一种新型的联轴器,经过反复构思,终于设计出鼓形滚柱式联轴器。鼓形滚柱式联轴器是利用在内外齿套之间用鼓形滚柱啮合以实现两半联轴器的联接,在该联轴器中鼓形滚柱起着传递扭矩和补偿两传动轴之间相对位移的作用。

3.2 鼓形滚柱式联轴器的材料及性能要求

     鼓形滚柱要具有高弹性及耐磨性,但考虑鼓形滚柱制造成本远远低于内、外齿套的表面硬度。这样便可实现当鼓型滚柱达到磨损极限后,内外齿圈仍可继续使用。该鼓形滚柱式联轴器的特点是结构紧凑,承载能力大,使用范围广,工作可靠,具有补偿两轴相对位移的能力且制造简单,适用于重载下或高速运动的水平传动轴的联接。鼓型滚柱式联轴器内、外齿套的材料用同转速有关,对于v≤15m/s可用45、ZG310-570、40Cr、42CrMo等经热处理,使内齿套硬度≥248HB,外齿套硬度≥286HB。对在高速旋转下运转的鼓形滚柱式联轴器,应采用高强度铝合金钢制造,轮齿齿面需经表面淬火或氮化等化学处理,并相应提高轮齿的制造精度和齿面粗糙度,其外齿套材料为42CrMo,经氮化处理后硬度≥500HV,内齿套材料为42CrMo,经氮化处理后硬度≥650HV。为了提高鼓形滚柱式联轴器的承载能力,延长使用寿命,即使对转速不高的普通滚柱式联轴器,也采用表面硬化处理,使齿面硬度达到HRC38-43或更高一些。

4 鼓形滚柱式联轴器的计算

4.1 联轴器的强度计算

4.1.1 轮齿的强度计算

鼓形滚柱式联轴器的承载能力既与材料和热处理有关,也与两轴相对位移的方向和位移量大小有关,而且还与啮合齿面间隔的滑动速度和润滑状态有关。因此要精确计算鼓形滚柱式联轴器中轮齿的强度计算比较困难。一般按下式进行计算:

    Tc=K1k2T≤[T]N.m

[T]-联轴器的许用转距N.m

T-联轴器长期承受的理论转矩N.m

K1-传动程度系数

K2-联轴器工作条件系数

(1)接触应力可按下式计算

σh=Tc/D≤[σh]N/mm

[σh]-许用接触应力N/mm

(2)剪切应力应按下式计算

τ=8Tc/3.14Bd≤[τ]N/mm

[τ]-材料许用剪切应力 N/mm

4.1.2 齿面滑动速度

齿面滑动速度V=DNtan△δ/3000≤[v]=0.12m/s

N-联轴器转速r/min

D-鼓形滚柱安装直径mm

δ-联轴器联接两轴角位移

联轴器自动定心的最小转矩 Tcmin≥menD/36000N.mm

m-中间轴与内齿套质量Kg

e-外齿套的相对偏心mm

4.2 联轴器的主要尺寸关系及制造精度

a 鼓形滚柱数量:Z=14-30

b 鼓形滚柱宽度B=(0.15-0.2)D

C 鼓形滚柱半径Rt=B/2sinθ,鼓形角θ,其值应该满足角位移需要;

d 齿套与鼓型滚柱间隙Cn=0.00156D+δc

δc:补偿制造误差侧隙

e 齿套的精度和粗糙度Ra=0.4-3.2

f 动平衡应按相应等级精度国标生产

5 鼓形滚柱式联轴器的生产

 设计制造后的鼓形滚柱式联轴器同齿轮联轴器比较,在制造成本中不需要专用滚齿机和插齿机,降低了了加工成本,安装方便快捷。经过首钢、包钢、唐钢、宣钢、通钢等多家钢厂使用。该联轴器运转周期长,使用效果好。完全能替代制造难度大加工成本高的齿式联轴器,同时又为使用单位节省了备件费用。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
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