彈性聯(lián)軸器的應(yīng)用及彈性聯(lián)軸器的實(shí)際使用需求

(一)、彈性聯(lián)軸器的應(yīng)用

星形彈性聯(lián)軸器幾乎在各個(gè)領(lǐng)域里面的所有的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中都有應(yīng)用，它是機(jī)械中不可或缺的連接部件。聯(lián)軸器的主要作用是將不同部件的兩根軸連接在一起，以達(dá)到傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的目的。傳統(tǒng)的聯(lián)軸器均為接觸式的，其中根據(jù)聯(lián)軸器中是否含有彈性元件又可分為彈性聯(lián)軸器和剛性聯(lián)軸器兩種。彈性聯(lián)軸器是指內(nèi)部帶有橡膠或者塑料等彈性材料制成的彈性元件，因此具有吸振的功能和適應(yīng)軸線的能力，經(jīng)常使用在具有沖擊載荷或啟動(dòng)頻繁的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中；而剛性聯(lián)軸器則沒有彈性元件在其中，不具有吸振緩沖的能力。

設(shè)計(jì)彈性聯(lián)軸器的目的在于在大型旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中動(dòng)力傳動(dòng)過程中對(duì)軸系橫向和彎曲振動(dòng)的吸收和減緩。同時(shí)，在動(dòng)力傳動(dòng)過程中由于變扭矩的存在，彈性聯(lián)軸器在減緩彎曲振動(dòng)的同時(shí)還留有其他的振動(dòng)形式存在，國(guó)內(nèi)某研究所建造彈性聯(lián)軸器試驗(yàn)臺(tái)的目的是為了盡可能接近實(shí)際工作的情況下，即在有負(fù)載的軸系中運(yùn)行并且滿足相似準(zhǔn)則，評(píng)估設(shè)計(jì)的彈性聯(lián)軸器和對(duì)比其他類型聯(lián)軸器的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性；在主、從軸不對(duì)中、旋轉(zhuǎn)部件有殘余動(dòng)不平衡，溫度變化較大，意外停機(jī)或突然啟動(dòng)等復(fù)雜運(yùn)動(dòng)情況發(fā)生時(shí)，能夠盡可能的減少振動(dòng)，降低噪聲，緩和沖擊，保證正常工作的能力，從而保護(hù)整個(gè)軸系，提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。實(shí)驗(yàn)臺(tái)的連續(xù)運(yùn)行可以檢測(cè)長(zhǎng)期工作對(duì)聯(lián)軸器中彈性元件性能影響和疲勞分析等，也可以施加沖擊載荷來(lái)檢測(cè)緩沖能力。

轉(zhuǎn)軸受到定長(zhǎng)力矩的作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，若作用在轉(zhuǎn)軸上的力矩是交變的，則相應(yīng)的扭轉(zhuǎn)也將是交變的，也就是說(shuō)交變力矩作用的結(jié)果是使轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生了“扭轉(zhuǎn)振動(dòng)”。并且這種“扭轉(zhuǎn)振動(dòng)”與轉(zhuǎn)軸是否同時(shí)進(jìn)行著均勻的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。扭轉(zhuǎn)振動(dòng)是指旋轉(zhuǎn)軸時(shí)快時(shí)慢不均勻的回轉(zhuǎn)，簡(jiǎn)稱為扭振。扭振是軸類較基本的振動(dòng)形式之一。扭振的發(fā)生可能導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)軸速度的波動(dòng)，使軸系運(yùn)轉(zhuǎn)平衡遭到破壞；在交變轉(zhuǎn)矩的作用下，轉(zhuǎn)軸各個(gè)截面不同程度扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的產(chǎn)生會(huì)帶來(lái)一系列的問題，輕則軸系運(yùn)轉(zhuǎn)的平衡性遭到破壞，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使轉(zhuǎn)軸發(fā)生斷裂，造成重大、甚至災(zāi)難性的后果。

自1970年和1971年美國(guó)電廠連續(xù)兩次發(fā)生軸系損壞事故以后，軸系扭振問題引起了全世界的關(guān)注。此外，在19691988年間，國(guó)內(nèi)外因扭振引起的軸系損壞事故高達(dá)30多起。近年來(lái)，隨著我國(guó)船舶工業(yè)的不斷發(fā)展、出口船只的口益增多以及造船噸位的不斷升級(jí)，我國(guó)已經(jīng)連續(xù)八年成為世界第三造船大國(guó)，作為船舶動(dòng)力裝置重要組成部分的推進(jìn)軸系，在船舶質(zhì)量上扮演著重要的角色。在軸系中加入的彈性聯(lián)軸器，雖然具有沖擊和吸振的功能，但是作為軸與軸的連接部分，在兩軸之間傳遞扭應(yīng)力的過程中，會(huì)不可避免的存在相對(duì)角位移和轉(zhuǎn)速的差異。在突發(fā)事件發(fā)生時(shí)，如機(jī)器的啟動(dòng)和停止以及加速、減速時(shí)尤為明顯，而這些動(dòng)作均可產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，影響著軸系的可靠性與性。因此，扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的測(cè)試與控制對(duì)于所設(shè)計(jì)的彈性聯(lián)軸器減少振動(dòng)、降低噪聲、緩和沖擊等方面性能的評(píng)估，乃至船舶推動(dòng)軸系等大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械可靠性的研究以及動(dòng)力裝置的故障診斷都有著重要意義。

(二)、大型彈性聯(lián)軸器的實(shí)際使用需求

隨著內(nèi)燃機(jī)行業(yè)的不斷發(fā)展，內(nèi)燃機(jī)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)問題也越來(lái)越引起重視。很多情況下，扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，或者將危險(xiǎn)共振轉(zhuǎn)移到內(nèi)燃機(jī)工作轉(zhuǎn)速范圍之外。這便需要在動(dòng)力裝置中加入梅花形聯(lián)軸器。

按彈性元件的材料，彈性阻尼聯(lián)軸器分為金屬?gòu)椥宰枘崧?lián)軸器和非金屬?gòu)椥宰枘崧?lián)軸器。金屬?gòu)椥宰枘崧?lián)軸器強(qiáng)度高，傳遞載荷能力大，使用壽命長(zhǎng)，受溫度影響小，但成本較高，常用材料為高強(qiáng)度的彈性鋼，如60Si2Mn和_SOCrVA等。非金屬?gòu)椥月?lián)軸器目前主要是橡膠彈性元件，它具有彈性模量范圍大、內(nèi)摩擦大、重量輕、阻尼性能好、無(wú)機(jī)械摩擦等優(yōu)點(diǎn)，但橡膠強(qiáng)度低、易蠕變、易老化、耐油耐熱性差、振動(dòng)劇烈時(shí)要注意溫升，另外，負(fù)荷性能也不穩(wěn)定。

復(fù)合材料是把金屬、無(wú)機(jī)非金屬、高分子等材料組合起來(lái)的一種多相材料，因此它的設(shè)計(jì)自由度很大，不僅可在組分選擇上調(diào)整，而且還可以改變各組分的體積百分?jǐn)?shù)來(lái)滿足所需的性能要求，這樣就可使復(fù)合材料具有輕質(zhì)高強(qiáng)以及其它綜合性能。特別是復(fù)合材料還具有復(fù)合效應(yīng)，即經(jīng)過復(fù)合以后產(chǎn)生各原始組分所不具備的性能。由于復(fù)合材料的上述特點(diǎn)，所以隨著材料工程新材料、新工藝及新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，一些具有優(yōu)良機(jī)械性能與加工性能的新型工程復(fù)合材料被開發(fā)出來(lái)，使新型材料在機(jī)械工業(yè)中擴(kuò)大應(yīng)用成為可能。

塑料合金是當(dāng)今具有代表意義的新型工程復(fù)合材料，具有非常好的的發(fā)展空間和應(yīng)用價(jià)值。采用塑料合金等新型工程材料替代機(jī)械系統(tǒng)中的有色金屬材料或者加工工序復(fù)雜、一般工程塑料材料難以滿足其特殊性能的零部件，不僅能降低成本、節(jié)約資源，而且還能大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，為企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

BTG塑料合金材料是以橡膠材料為基體，加入各種填充劑、促進(jìn)劑等而得到的塑料合金材料，其吸振性能好，而且加工工藝性能好，有著良好的摩擦磨損性能和抗疲勞磨損性能等，尤其是其吸振性能、化學(xué)穩(wěn)定性能好，非常適合于用作彈性聯(lián)軸器制造材料。主要具有以下優(yōu)點(diǎn)：①具有良好的耐磨性能。塑料合金具有較低的摩擦因數(shù)，其耐磨性明顯優(yōu)于其它材料，從而能延長(zhǎng)塑料合金彈性聯(lián)軸器的使用壽命；②緩沖、抑振、低噪音。這是其它彈性聯(lián)軸器材料所無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)。

BTG塑料合金彈性好，內(nèi)阻較大，能夠地防止或減緩沖擊，降低噪音；③由于塑料合金的彈性變形，可使聯(lián)軸器在工作時(shí)的較高壓力峰值減小，同時(shí)正因?yàn)閺椥宰冃危芰虾辖疬€能順應(yīng)和減緩因軸線跳動(dòng)及偏移而引起的震動(dòng)，減小因安裝誤差而產(chǎn)生的附加載荷；④塑料合金聯(lián)軸器成本低、重量輕，易于成形，同時(shí)具有使用可靠、沒有污染等特點(diǎn)。

那么，在高速、輕型、強(qiáng)載原動(dòng)機(jī)在新型機(jī)械動(dòng)力裝置中的應(yīng)用口趨廣泛、動(dòng)力裝置的振動(dòng)和噪聲問題越來(lái)越突出的現(xiàn)代，現(xiàn)代機(jī)械為了提高設(shè)備使用性以及改變工作、生活環(huán)境，對(duì)振動(dòng)和噪聲的治理要求越來(lái)越高，并出現(xiàn)了新型的隔振和降噪裝置。彈性聯(lián)軸器作為一種既能承擔(dān)動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)傳遞、補(bǔ)償軸不對(duì)中，又能擔(dān)當(dāng)振動(dòng)和噪聲治理重要使命的裝置，在現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力裝置中所發(fā)揮的作用也越來(lái)越大，并越來(lái)越被工程設(shè)計(jì)人員所重視。因此非金屬?gòu)椥月?lián)軸器對(duì)彈性材料的選擇就加注重材料的減振性、抗沖擊能力以及材料抗腐蝕的能力。而根據(jù)上述BTG材料的特點(diǎn)，非常適合作為彈性聯(lián)軸器彈性元件的材料，滿足現(xiàn)代彈性聯(lián)軸器，特別是中大型彈性聯(lián)軸器的實(shí)際使用需求。

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