第二章   疊片聯(lián)軸器簡介

要對(duì)疊片聯(lián)軸器進(jìn)行研究，我們首先要了解它的結(jié)構(gòu)和所受載荷的形式，然后建立起適宜的數(shù)學(xué)模型來才可以運(yùn)用既有的有限元分析工具進(jìn)行工作。

2.1  疊片聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)

在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)疊片型式的不同聯(lián)軸器主要被分為兩大類：

1)具有輪輻型疊片的M系列

2)具有束腰疊片的T系列

兩種系列的聯(lián)軸器除疊片及連接情況不同外，結(jié)構(gòu)型式基本相同。從使用上來著眼，疊片組可為單組或雙組，各組疊片都均勻承擔(dān)一定比例的不對(duì)中（每組疊片所允許的角不對(duì)中一般不大于1/2度，但特殊設(shè)計(jì)時(shí)每疊片組可承受1——2度的不對(duì)中），疊片厚度一般為0.3——0.38mm,采用冷軋薄板沖壓成型。

疊片聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)如上圖所示，其兩邊各有一組疊片，左側(cè)聯(lián)接發(fā)動(dòng)機(jī)的法蘭盤，其中三個(gè)主動(dòng)螺栓（如1，3，5）與疊片組相連，三個(gè)從動(dòng)螺栓聯(lián)接疊片組與中間軸的法蘭盤。右邊一組同理。在傳遞扭矩時(shí)，一部分金屬疊片被拉伸，另一部分受到壓縮而趨向波折。當(dāng)存在軸向、徑向和角向偏移時(shí)，疊片產(chǎn)生波狀變形。

2.2  疊片聯(lián)軸器的運(yùn)行特點(diǎn)

和其他聯(lián)軸器相比，撓性疊片聯(lián)軸器有其自身獨(dú)特的運(yùn)行特點(diǎn)，主要為：

一、無需潤滑

撓性疊片聯(lián)軸器通過柔軟的疊片彈性變形來補(bǔ)償聯(lián)軸器在各種情況下引起的不對(duì)中量，是一種金屬干式聯(lián)軸器，由于在高速運(yùn)轉(zhuǎn)情況下無需潤滑，從而避免了在高速應(yīng)用場合下潤滑系統(tǒng)的費(fèi)用和復(fù)雜問題，同時(shí)使聯(lián)軸器避免了積油的麻煩，因?yàn)榉e油能影響到聯(lián)軸器的平衡，且使振動(dòng)達(dá)到能接受的水平，當(dāng)然，目前在疊片與疊片之間也使用一些潤滑脂以期改善相互之間的摩擦力，從而達(dá)到改善所受應(yīng)力的目的。

二、徑向負(fù)荷能力與徑向剛度

疊片聯(lián)軸器在法向上可以近似以為是剛性的，因此可以把單組元件中間軸的疊片聯(lián)軸器用于兩軸三支承系統(tǒng)，將剛度軸系轉(zhuǎn)變?yōu)閾闲暂S系。并且，每疊片組即使在最大容許偏斜下工作時(shí)，其徑向剛性也非常低。

三、軸向剛性非線性變化

疊片聯(lián)軸器的軸向剛性為零偏轉(zhuǎn)時(shí)為零，且隨著偏斜的增加而非線性增加，這種非線彈性特性的失諧效果使得聯(lián)軸器沒有大幅度軸向振動(dòng)的可能。

四、扭轉(zhuǎn)剛性及不平衡量

其扭轉(zhuǎn)剛性非常高，而且很容易確定，并且由于結(jié)構(gòu)上的對(duì)稱設(shè)計(jì)而可自身平衡。因而在一般場合下往往不必進(jìn)行動(dòng)平衡，由于它不存在切向或徑向間隙且不需潤滑，因而一經(jīng)平衡就能在整個(gè)壽命期間得以保持。

五、承受不對(duì)中能力強(qiáng)

疊片式撓性聯(lián)軸器的不對(duì)中能力取決于疊片的組數(shù)、疊片的外徑和扭矩管的長度。它的不對(duì)中能力可以勝任大多數(shù)實(shí)際的需要，金屬疊片僅消耗很少的變形能量，其滯后損失可以忽略不計(jì)從而克服了其他形式撓性聯(lián)軸器在高速大功率場合下的發(fā)熱問題，再加上其本身具有可進(jìn)行變剛性設(shè)計(jì)和專門設(shè)計(jì)，可以滿足各種特殊需要。

六、可預(yù)測的端部較小的作用力和力矩

采用疊片聯(lián)軸器可以改善系統(tǒng)支承上的負(fù)荷，因位移是連續(xù)的，所以不僅可以預(yù)測，而且，與其他撓性聯(lián)軸器相比，可認(rèn)為它對(duì)與它相連的裝置和元件施加最小作用力和力矩。

七、惡劣環(huán)境的適應(yīng)性

在設(shè)計(jì)上能滿足大多數(shù)環(huán)境的需要

1）可在低于零度到三百度的環(huán)境下運(yùn)行

2）可在腐蝕性大氣條件下運(yùn)行

3）可在高海拔條件下運(yùn)行

4）可在受振動(dòng)和沖擊的條件下運(yùn)行

八、事故預(yù)警能力

疊片撓性聯(lián)軸器的失效為：

1）在較小不對(duì)中量時(shí)往往是從最外層疊片連接螺栓根部疊片上的某一點(diǎn)開始，以后才將慢慢波及到整個(gè)聯(lián)軸器。

2）在較大不對(duì)中量（大于2.5mm）時(shí)，往往是從外部疊片的中間最窄處某一點(diǎn)開始，同樣以后才慢慢波及到整個(gè)聯(lián)軸器。

由此可見，在振動(dòng)傳感器的監(jiān)視下，總有充分的時(shí)間得到有關(guān)故障的報(bào)警，采取必要的措施。

九、失效保護(hù)好

無論是M型或T型疊片聯(lián)軸器都具有“保護(hù)環(huán)”結(jié)構(gòu)，即使是在未必發(fā)生的整個(gè)疊片損耗壞的情況下“保護(hù)環(huán)”可防止扭矩管不適當(dāng)?shù)膹较蛭灰�。M型的疊片可使裝置在故障情況下和發(fā)動(dòng)機(jī)斷開而自由旋轉(zhuǎn)。T型通常可在短時(shí)間內(nèi)維持轉(zhuǎn)動(dòng)而防止透平“飛車”。

十、易于更換

由于疊片聯(lián)軸器的軸向非線性剛性特性，使它可直接被壓裝進(jìn)傳遞裝置且不干擾從動(dòng)部件。

2.3  疊片聯(lián)軸器的運(yùn)行條件

普通疊片聯(lián)軸器是為了適應(yīng)軸間的殘余不對(duì)中而設(shè)計(jì)的，它將能量從主動(dòng)軸傳遞到從動(dòng)軸上，并能補(bǔ)償軸間的殘余不對(duì)中。這些不對(duì)中是由角向、橫向和軸向不對(duì)中組合而成的。這些不對(duì)中形成的原因很多，如系列因受沖擊、振動(dòng)、零件磨損、支撐件彎曲變形而引起的不對(duì)中以及機(jī)加工誤差和安裝誤差等。

這三種基本不對(duì)中形成見圖

a.在角度不對(duì)中條件下，兩條中心線相交在兩軸端之間的中點(diǎn)，純角度不對(duì)中通常只出現(xiàn)在三軸承系統(tǒng)中且可以用無扭轉(zhuǎn)管聯(lián)軸器來調(diào)整。

b.橫向不對(duì)中情況下，中心線平行但不重合，兩中心線間存在δ距離，最大橫向不對(duì)中極限值取決于聯(lián)軸器直徑和兩軸端的距離。

c.在軸向位移情況，兩軸的中心線重合但某一軸端與設(shè)計(jì)要求產(chǎn)生一個(gè)水平位移，熱膨脹即會(huì)產(chǎn)生這種位移。它可以用帶扭矩管和無扭矩管的兩種聯(lián)軸器來調(diào)整。

2.4  疊片聯(lián)軸器的研究方法

疊片聯(lián)軸器的失效一般由疊片開始，亦即只要有一片疊片破壞就認(rèn)為該聯(lián)軸器失效。所以如把疊片聯(lián)軸器作為一個(gè)整體來進(jìn)行研究就顯得沒有必要。由疊片組的變形特點(diǎn)可知，以單個(gè)疊片平均承受總體載荷來進(jìn)行強(qiáng)度分析是適宜的，并且在文獻(xiàn)31中已得到理論和實(shí)驗(yàn)的證明，當(dāng)然前人多疊片的分析多沒有考慮到螺栓孔處的摩擦問題，而實(shí)際上該處幾乎總是最先破壞的地方，因此對(duì)疊片增加摩擦分析是十分必要的。

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