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第二章   疊片聯(lián)軸器簡(jiǎn)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(lái)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(lái)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(wú)需潤(rùn)滑

撓性疊片聯(lián)軸器通過(guò)柔軟的疊片彈性變形來(lái)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(wú)需潤(rùn)滑，從而避免了在高速應(yīng)用場(chǎng)合下潤(rùn)滑系統(tǒng)的費(fèi)用和復(fù)雜問(wèn)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(rùn)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(méi)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(chǎng)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(rùn)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(zhǎng)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(chǎng)合下的發(fā)熱問(wèn)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(cè)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(cè)，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(kāi)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(kāi)始，同樣以后才慢慢波及到整個(gè)聯(lián)軸器。

由此可見(jiàn)，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(wú)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)膹较蛭灰啤�M型的疊片可使裝置在故障情況下和發(fā)動(dòng)機(jī)斷開(kāi)而自由旋轉(zhuǎn)。T型通�？稍诙虝r(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(jiàn)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(wú)扭轉(zhuǎn)管聯(lián)軸器來(lái)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(wú)扭矩管的兩種聯(lián)軸器來(lái)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(kāi)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(lái)進(jìn)行研究就顯得沒(méi)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(lái)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(méi)有考慮到螺栓孔處的摩擦問(wèn)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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