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膜片联轴器设计时注意问题

2020-06-09 10:09:11

    膜片联轴器是用不连续的若干组弹簧片置于两半联轴器的齿与齿之间来传递运动和动力。为了加工简便,通常将两半联轴器上的齿单独制作成带齿槽的圆柱销,每组弹簧片嵌在两圆柱销的齿槽中,并用销钉固定成单独的弹簧组件,然后装入两半联轴器凸缘的孔中。弹簧组件另一端的带齿槽圆柱销与凸槽上的孔为间隙配合,以补偿两轴相对位移的影响。叠片联轴器的薄片尺寸和片数先要满足稳定性和传递扭矩的要求。在扭矩方向上联轴器是刚性的,能补偿位移。在变形条件下,叠片作用于两边法兰盘上的载荷(轴向力和弯矩)应该小,因此在设计过程中注意以下几个问题:
    1.传递扭矩:叠片被螺栓分成若干段,各段在传动时的受力情况分为拉伸段和压缩段。联轴器主要是通过拉伸段传递扭矩。当孔数已确定时,用增加片数的方法提高传递能力。当一片或几片断裂后也不致影响联轴器的工作。孔数越多,叠片的直径应越大。在设计过程中,还应考虑瞬时扭矩过载。对于一般传动来说,过载系数不超过3。压缩段的刚性对叠片联轴器的稳定性影响很大。其刚性除了与片厚有关外,还与孔数有关。当两螺栓孔的中心连线落在金属片的内径里,在传递大扭矩时,叠片段就会出现翘棱。
    2.弹性:膜片联轴器的弹性主要是指轴向受力和弯曲。弹性太差的联轴器会给传动轴、轴承及叠片本身带来较大的负荷,影响工作寿命。在设计时要估算弹性的大小。

    膜片联轴器的弹性取决于各段的弹性。各段的长度对它的弹性影响很大。例如在大变形状态(变形量超过片厚),弹性与长度的立方成正比。一般4孔叠片长度较长,所以弹性较好;6孔的次之;8孔的较差。为了增加片的弹性,减少各段根部的弯曲疲劳应力,叠片设计成凹形。片的厚度对的扭转刚度起着重要作用,同时对弹性也有直接关系。一般片厚为0.25-0.5mm。片太薄在各段的根部容易断裂。在补偿轴向和角向偏差时,叠片的弹性和应力是相互联系的。当变形是片厚的5倍以上时,应将叠片视柔性件,只要计算拉伸应力即可。这种应力是由变形而引起的,并且均匀的分布于拉伸段的横截面上。这时除了有上述应力外,还需考虑弯曲应力。
    3.破损形式:一组叠片中各个金属片的变形是相同的,但外层金属片要与紧固螺栓(或垫圈)的端面产生摩擦作用,而该部位又是疲劳应力的地方,所以常产生腐蚀现象,甚至断裂,这种破坏是蛀牙破损形式。为的减少腐蚀和应力集中,该处应用光洁度较高的球面垫圈。由于叠片的破损是发生在外层,所以检查很方便,用锤击或目视便可以发现。在重新装拆时不应打乱原来的次序。为了叠片不产生自然翘曲,在制造时应记上金属片的纤维方向,以便在装配时使各片的纤维方向相互错开。为了减少摩擦作用,片的表面常涂固体润滑剂(如二硫化钼),或者用特氟龙薄膜相隔。在高速和有角位移时应该注意这一点。
    4.偏差的补偿:膜片联轴器在传递功率时,可以补偿小角位移和轴向位移。在补偿轴向位移时,叠片中只产生静应力,而补偿角位移时要产生交变应力,这对寿命影响。静应力越大,允许的交变应力就越小。为了发挥弹性联轴器的特点,使它能限度的补偿角位移,应尽量限制轴向偏移量。而要补偿较大的轴向位移时,常常可以花键。当两根轴分别用两个轴承支撑时,往往要产生径向偏差,这时应该用两端带叠片联轴器的浮动轴来补偿。如果补偿的角度较大,可以使用若干个叠片组串联起来。在串联结构中,由于叠片组要用紧固螺栓连接,占据的空间位置,所以整个联轴器的轴向尺寸较大,叠片组的质心连线是弯曲的。在这种结构中,每组叠片就像用具有径向约束的销钉连接在一起,在高速下会引起联轴器的不稳定,所以转速范围是受到限制的。

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