高速鼓形齒式聯(lián)軸器通常采用潤滑油潤滑,齒面要求連續(xù)潤滑,潤滑油排泄應(yīng)通暢,否則齒面溫度會升高并將積存水分和污垢。潤滑油需經(jīng)濾油器過濾,濾清度小于l0μm。某些重要的高速鼓形齒式聯(lián)軸器還可采用集油槽孔的結(jié)構(gòu),鼓形齒式聯(lián)軸器即在外齒輪軸孔內(nèi)加工出集油槽,在外齒輪齒槽底部鉆出與集油槽相通的油孔,利用鼓形齒式聯(lián)軸器高速運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力,將油液噴人內(nèi)外齒嚙合處,使其充分潤滑。
轉(zhuǎn)矩鼓形齒式聯(lián)軸器承載沖擊性能好,但齒面接觸應(yīng)力和齒根彎曲疲勞強度要求高,如果我們采取特別結(jié)構(gòu)、特別材料、特別工藝,那么該聯(lián)軸器就能夠滿足大直徑軋管機的要求。
鼓形齒式聯(lián)軸器和接軸設(shè)計中,在進(jìn)行幾何尺寸計算時起先給出正確的齒側(cè)間隙。因為盡管是采用弧形齒,由于其圓弧曲率半徑受負(fù)荷強度限制不能過小,若沒有足夠量的齒側(cè)間隙在有角度偏差時也會出現(xiàn)啃卡現(xiàn)象。
鼓形齒式聯(lián)軸器在間歇式、可逆式、大負(fù)荷、高轉(zhuǎn)速的機械傳動中,尤其是在兩聯(lián)結(jié)軸間有較大的調(diào)整誤差和偏角的傳動中,有其到的優(yōu)越性,因此被廣泛應(yīng)用于各類冶金、礦山機械上。本文所述優(yōu)化設(shè)計方法已被納入我公司的標(biāo)準(zhǔn)中,并已被普遍應(yīng)用在各類有關(guān)成套設(shè)備的設(shè)計制造中,取得了滿意的效果。
膜片組是膜片聯(lián)軸器的主要彈性元件。膜片組在運轉(zhuǎn)過程中承受拉伸、擠壓、剪切等復(fù)合力,處于復(fù)雜的受力狀態(tài),并由此來傳遞轉(zhuǎn)矩和運動,同時吸收振動和補償偏差。由于聯(lián)軸器中其他零件的剛度比膜片大得多,且膜片受力情況較為復(fù)雜,故這里只膜片的應(yīng)力分析。為了簡化計算,不考慮各膜片間微小的相對運動產(chǎn)生的表面剪力,即將所有膜片視為一個整體。膜片承受的載荷有以下幾種:
一、膜片組的強迫位移
雖然膜片聯(lián)軸器工作時,膜片組件傳遞的扭矩很大,但是實踐證明:膜片聯(lián)軸器的主要失效不是由膜片組件的傳扭能力不足引起,而是膜片所受交變循環(huán)復(fù)合應(yīng)力所致。而這種復(fù)合應(yīng)力多是由膜片聯(lián)軸器所聯(lián)接的兩軸不對中產(chǎn)生的附加載荷引起的。
1、膜片聯(lián)軸器的軸向偏移
膜片聯(lián)軸器的軸向偏移K,受聯(lián)軸器的規(guī)格以及螺栓數(shù)量影響,聯(lián)軸器規(guī)格越大,所能承受的軸向偏移越大。軸向偏移會對膜片產(chǎn)生很大的應(yīng)力,因此,為聯(lián)軸器使用壽命的長期,要求安裝時膜片之間盡可能緊密,膜片盡可能平整。同時,由于熱脹冷縮而導(dǎo)致的設(shè)備軸向偏差考慮進(jìn)去。對于雙膜片式聯(lián)軸器,聯(lián)軸器軸向偏移經(jīng)過中間體兩邊的膜片組平均后,膜片組的軸向偏移為膜片聯(lián)軸器軸向偏移的一半。
2、膜片聯(lián)軸器的角向偏移
軸線角向的安裝誤差,使膜片沿軸線方向發(fā)生周期性彎曲變形,它是決定膜片疲勞壽命的主要因素。膜片聯(lián)軸器角向偏移,較大的角向偏移將使膜片組承受很大的附加彎矩。對于雙膜片式聯(lián)軸器,膜片組的角向偏移是聯(lián)軸器的角向偏移的一半。
3、膜片聯(lián)軸器的徑向偏移
僅雙膜片式聯(lián)軸器能夠承受徑向偏移,并且其承受徑向偏移的能力取決于兩組膜片之間的距離。
二、膜片承受的轉(zhuǎn)矩
膜片聯(lián)軸器傳遞轉(zhuǎn)矩時,轉(zhuǎn)矩是通過主動螺栓利用膜片元件帶動從動螺栓,轉(zhuǎn)矩在膜片中產(chǎn)生的沿螺栓分布圓切線方向的拉壓力。扭矩使膜片產(chǎn)生的拉伸或壓縮應(yīng)力隨工況而變化,但運行工況時,可看作不變應(yīng)力。
三、膜片承受的離心應(yīng)力
膜片聯(lián)軸器通常是安裝在高速傳動軸上,高轉(zhuǎn)速機械的離心慣性力在結(jié)構(gòu)應(yīng)力計算中重要。由螺栓、墊圈等的質(zhì)量產(chǎn)生的離心慣性力和由膜片組自身質(zhì)量產(chǎn)生的離心慣性力方向均沿徑向向外,使膜片組受到離心拉應(yīng)力。膜片承受的離心應(yīng)力隨轉(zhuǎn)速而有較大變化,但運行工況時,也可看作不變應(yīng)力。
膜片聯(lián)軸器是一種全金屬干式撓性聯(lián)軸器,主要由左右半聯(lián)軸器、膜片組和連接螺栓等零部件組成。其中,膜片組由數(shù)量的不銹鋼涂層膜片疊合而成,并通過螺栓交替固定于主動端與從動端。為了獲得的補償性能,常采用中間軸,其兩端各有一組膜片組組成雙膜片式聯(lián)軸器,分別與主從動軸聯(lián)接。其工作原理為:轉(zhuǎn)矩從左半聯(lián)軸器輸入,經(jīng)主動螺栓傳輸至膜片組,膜片組再通過從動螺栓將轉(zhuǎn)矩傳至中間軸,同樣轉(zhuǎn)矩通過另一端的膜片組、螺栓及右半聯(lián)軸器輸出。
膜片聯(lián)軸器能通過膜片的撓性來吸收或軸線間的三向偏移,船舶推進(jìn)軸系的工作條件。它具有傳遞扭矩大、結(jié)構(gòu)簡單、拆裝方便、工作、不需潤滑等優(yōu)點。
膜片聯(lián)軸器在工業(yè)應(yīng)用見于20世紀(jì)60,70年代。改革開放后,隨著大型成套工業(yè)裝置的引進(jìn),膜片聯(lián)軸器逐步為國人所了解。由于膜片聯(lián)軸器具有諸多優(yōu)點,現(xiàn)已成為流程動力設(shè)備,特別是大型的石化流程泵、鍋爐給水泵、鼓風(fēng)機、壓縮機組等。