联轴器和联轴器系统。要求、选择和设计

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无论使用联轴器的应用是什么,都必须满足各种要求,以确保联轴器系统高效可靠地运行。毫无疑问,联轴器是整个推进系统的重要组成部分。因此,在设计联轴器时,必须注意联轴器能够承受机械要求,几乎不需要维护,无故障运行,并且理想情况下具有较长的使用寿命。

挠性联轴器

挠性联轴器主要用于传递扭矩的不可移动联轴器。除了可靠的扭矩传递外,补偿通常在现场操作之前不会发生的轴向错位的能力是联轴器选择的另一个关键方面。在角、径向和轴向错位之间进行区分,必须在预定义的范围内进行调整。

角位移 径向偏差 轴向偏差
角位移 径向偏差 轴向偏差

此外,通过选择合适的弹性联轴器元件,可以将驱动线路的固有频率移动到非临界速度范围内,从而使扭转柔性联轴器提供扭转振动幅值和冲击力矩的补偿。因此,在设计扭挠联轴器时,刚度和阻尼特性也是必不可少的参数。

设计准则

挠性联轴器的布置设计必须考虑与尺寸相关的特性。首先,这些参数包括最大驱动扭矩、最大速度,以及所需的抗扭刚度和阻尼性能。然而,与工厂相关的参数,如环境温度和连接轴可能的不对中故障也很重要。

转矩计算

允许耦合力矩对优化联轴器的设计具有重要意义。允许扭矩是在操作过程中可能发生的最大扭矩。除此之外,联轴器还必须能够承受特定的瞬时载荷,例如,在启动和停止、电气或机械转移以及制动或加速操作时。

刚度考虑

刚度是物体或材料抵抗外部源(如扭矩或力)引起的弹性变形的能力。特别是对于挠性联轴器,扭转刚度是一个非常重要的参数。刚度取决于材料的弹性以及身体横截面面积的形式和大小。挠性联轴器的弹性性能在很大程度上取决于在联轴器内环形布置的弹性缓冲器。

振动的挑战

如果以与系统固有频率相对应的频率周期性激励系统,则振动幅值将稳步增加。这也被称为“向上摆动”。如果振动不减弱,振幅会继续增加,直到系统被破坏——即所谓的共振灾难。

当阻尼主要由弹性体材料决定时,振动幅值将呈现有限值。例如,这种振动可以由往复活塞-汽缸型的柴油发动机产生。发动机在曲轴的一次旋转中不能均匀地传递动力,因此,由于气缸的联合作用,传递给驱动器的扭矩通常波动很大。在操作过程中,这些振动必须相应地减弱。

温度和气候的焦点

另一个决定性的参数是温度。环境温度和工作温度对弹性体的输电性能有直接的影响。较高的环境温度会严重影响机械稳定性。为了避免可能的损伤、过早失效和损坏,必须在早期设计阶段通过使用各自的应用因素来考虑这些问题。如果在扭转柔性联轴器中使用高性能聚氨酯作为弹性体缓冲器,湿度的影响也将发挥重要作用。

因此,需要采取特殊措施,例如,如果在热带气候下操作的糖厂的驱动中使用弹性联轴器。在某些情况下,需要考虑耐腐蚀性,因此必须为联轴器部件选择高质量的材料。另外,一个合适的表面保护方法如镀镍或电镀均可选择。

从标准到特殊情况

联轴器的机械设计布局在标准中有明确规定DIN 740,第2部分。计算通常按照标准程序进行。

扭矩由功率和速度之商定义。另一个标准是轴直径。联轴器的类型和配置往往由安装条件决定。例如,如果驱动和被驱动机器内置于同一外壳中,则联轴器必须是插入式的。在80%的情况下,可以很快找到合适的耦合。

剩下的20%需要更精确的计算:这些通常是特殊的应用,例如,需要高水平的定位精度。在挠性联轴器中,联轴器的两半不会同时运动。然而,如果需要高定位精度,这是不希望的。这里的挑战是选择正确的材料。随着硬度的增加,定位精度也会增加,但这将对阻尼性能产生不利影响。然后必须进行迭代计算以找到最佳结果。

结论

通过调整整个驱动线的动态行为,可以实现系统的安全可靠运行。这包括在工作范围内避免谐振点,振动和冲击力矩的阻尼以及几何失调的补偿。记住所有这些注意事项,您可以延长整个工厂的使用寿命。

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