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联轴器和离合器的基础知识

作者:天津一诺成科技有限公司 浏览: 发表时间:2020-12-03 20:24:14 来源:网络

正文

在工作过程中,使两轴始终处于联接状态的称联轴器。

一、联轴器

1.功用

联轴器通常用来联接两轴并在其间传递运动和转矩;具有吸收振动和缓和冲击的能力;可以作为一种安全装置用来防止被联接件承受过大的载荷,起到过载保护的作用;用联轴器联接轴时只有在机器停止运转,经过拆卸后才能使两轴分离。

2.分类

3.分类要求

固定联轴器:要求被联接的两轴中心线严格对中;

可移式联轴器:允许两轴有一定的安装误差。

弹性联轴器:其中的弹性元件材料不同,能在一定范围内补偿两轴线间的位移,还有缓冲减震的作用。

4.位移补偿

联轴器所联接的两轴,由于制造及安装误差、承载后的变形、轴承磨损、回转零件不平衡以及温度变化的影响,两轴的轴线往往存在着某种程度的相对位移与偏斜;

联轴器要从结构上采取各种不同的措施,使联轴器具有补偿各种偏移量的性能,否则就会在轴、联轴器、轴承设计中引起附加载荷,导致工作情况恶化。

两轴间的位移种类有:轴向位移、径向位移、偏角位移和综合位移。

二、固定式刚性联轴器

1.结构特点

A.结构简单,维护方便,能传递较大的扭矩;

B.但对被联接的两轴间的相对位移缺乏补偿能力;

C.对两轴的对中性要求很高,若两轴线发生相对位移,就会在轴、联轴器和轴承上引起附加载荷和严重磨损,严重影响轴与轴承的正常工作;此外,在传递载荷时不能缓和冲击和吸收振动。

2.应用场合

低速、大转矩、载荷平稳、短而刚性好的轴的连接

3.种类

凸缘联轴器和套筒联轴器两种。

4.凸缘联轴器结构特点

A.组成:两个带凸缘的半联轴器和一组螺栓;

B.工作原理:两个带凸缘的半联轴器用键分别于两轴连接,然后用螺栓把两个半联轴器连接成一体,以传递运动和转矩。

C.对中方式:1、通过分别具有凸肩和凹槽的两个半联轴器的相互嵌合来对中,半联轴器采用普通螺栓联接;(靠预紧普通螺栓在凸缘边接触表面产生的摩擦力传递力矩;用铰制孔螺栓对中,靠螺杆承受挤压与剪切传递力矩。)2、两个半联轴器都制出凸肩,共同与一个剖分环配合而实现对中。

D.适用:低速、大转矩、载荷平稳、短而刚性好的轴的连接。

E.结构简单,传递扭矩大;传力可靠、对中性好;拆装简便、应用广泛;但不具有位移补偿功能;按标准选用。

5.套筒联轴器结构特点

A.组成:通过公用套筒与两轴采用键连接或销连接。

B.优点:结构简单,制造方便,成本低,径向尺寸小。

C.缺点:装拆时需轴向移动。

D.用场合:两轴直径较小、两轴对中性精度高、工作平稳的场合,用于传递转矩较小的场合。

三、挠性联轴器

(一)刚性可移式联轴器(无弹性元件联轴器)的种类:十字滑块联轴器、万向联轴器和鼓形齿联轴器。

1.齿式联轴器

A.组成:两个带有内齿及凸缘的外套筒、 两个带外齿的内套筒;

B.工作原理:两内套筒分别用键与两轴连接,两外套筒用螺栓连接,通过内外齿的啮合传递转矩和运动。

C.特点:为能补偿两轴的相对位移,将外齿环的轮齿做成鼓形齿,齿顶做成中心线在轴线上的球面,齿顶和齿侧留有较大的间隙。

通过啮合齿间的顶隙、侧隙,具备有允许两轴间有径向、轴向、角综合位移补偿的功能; 转速高(可达3500r/min),能传递很大的转矩(可达106N·m),并能补偿较大的综合位移,工作很高、对安装精度要求不高,要润滑;

D.缺点:质量大,制造较困难,成本高。

E.应用:广泛用于汽车等大重型机械设备中。

2.十字滑块联轴器

A.结构特点:由半连轴器1、3(左、右套筒)和浮动盘2(十字滑块)联接在一起,两轴一起转动;浮动盘的凸榫可在半连轴器的凹槽中滑动;摩擦较大,要加以润滑。

B.优点:径向尺寸小,结构简单

C.缺点:但耐冲击性差,滑块与凹槽间易摩损,需润滑;十字滑块因径向位移会产生较大离心惯性力,而给轴和轴承带来附加载荷。

D.应用场合:常用于刚性大、转速低,冲击小的场合。

3.万向联轴器

A.结构:由一个十字轴、两个万向节叉、四个滚针轴承组成;所有转动副的回转中心(轴线)交于一点O,两轴间的夹角为α;是一种用以传递变夹角的相交两轴之间的运动的装置(联轴器)。

B.工作原理:当轴Ⅰ旋转一周时,轴Ⅱ也将随之转一周,即两轴的平均传动比为1;但是,两轴的瞬时传动比却不恒为1,而是作周期性变化的;万向节的这种特性称作瞬时传动比的不均匀性;就单个万向节而言,在输入轴与输出轴之间有夹角时,两轴的角速度不相等,即万向节有不等速性;两轴间的夹角α越大,从动轴速度波动越明显;故α应在35°~45°之间。为了防止主、从动轴角速度不相等;为了完全消除上述万向节中从动轴变速传动的缺点,常成对使用。

C.优点:具有较大的角向补偿能力,结构紧凑,传动效率高;

D.缺点:在传动中将产生附加动载荷,转速不宜过高;

E.应用场合:主要用于两轴相交的传动,重载、中载、轻载等中低速的场合,如机床、汽车。

F.双万向节应满足条件:

为了使该机构能获得恒定的传动比,机构要满足如下三个条件:(1)主动轴、从动轴、中间轴的三根轴线应位于同一平面内。

(2)主动轴、从动轴与中间轴的轴间夹角应相等:

(3)中间轴两端的叉面应位于同一平面内。

(二)常用弹性联轴器有弹性套柱销联轴器和弹性柱销联轴器两种。

1.弹性套柱销联轴器(标准号GB4323-2002)

A.结构:在结构上与凸缘联轴器相似,只是用套有橡胶弹性套的注销代替了联接螺栓;

B.原理:利用弹性套的弹性变形来补偿两轴的相对位移;

C.特点:弹性套柱销连轴器制造容易,装拆方便,成本较低,但弹性套易磨损,寿命较短。

D.适用于:载荷平稳,正反转或启动频繁、转速高的传递中小转矩的两轴联接。

2.弹性柱销联轴器

A.结构:将若干非金属材料制成的柱销,置于两半联轴器凸缘孔中,而实现两半联轴器的连接;柱销材料常用尼龙,其它具有弹性的非金属材料也可。

B.原理:利用弹性柱销的弹性变形来补偿两轴轴向位移;

C.特点:弹性柱销连轴器可允许较大的轴向窜动,但径向位移和偏角位移的补偿量不大。其结构简单,制造容易和维护方便。

D.适用于:轻载的场合

离合器是主、从动部分在同轴线上传递动力和运动时,具有接合或分离功能的装置。

一、离合器的功用和分类

1.功用: 离合器同联轴器一样,主要用于轴和轴之间的联接,使它们一起回转并传递力矩.

2.区别:在机器的运转或停车过程中可随时接合或分离,而且迅速可靠,达到操纵传动系统的断续,以便进行变速及换向等 ;离合器也可用于过载保护等。而联轴器须在机器停止运转后,经拆卸才能分离联接的两轴。

3.应用:机械传动系统的启动、停止、换向及变速等操作。

4.特点:工作可靠,结合和分离迅速平稳,动作准确,调节和维修方便,操纵方便而且省力,结构简单等。

二、离合器的分类

1.离合器按控制方法不同

可分为操纵离合器(必须通过操纵元件才具有接合或分离功能的离合器)和自控离合器(在主动部分或从动部分某些性能参数变化时,接合元件具有自行接合和分离功能的离合器。)

2.按操纵方式不同操纵离合器可分为机械离合器、电磁离合器、液压离合器和气压离合器等四种。

3.自控离合器分为超越离合器、离心离合器和安全离合器等三种。

4.机械离合器(在机械机构的直接作用下具有离合功能的离合器)可分为牙嵌式(离合式)和摩擦式离合器两种。

三、牙嵌式离合器(用爪牙状零件组成的嵌合副的离合器)

1.组成:由两个端面带牙的半离合器所组成;

2.工作原理:两个半离合器Ⅰ固联在主动轴上,半离合器Ⅱ用导键(或花键)与从动轴联接;通过操纵机构使离合器Ⅱ沿导键作轴向运动,两轴靠两个半离合器端面的牙嵌合来联接。

3.特点:优点:牙嵌离合器结构简单,外廓尺寸小,接合后所联接的两轴不会发生相对转动;操作方便,能传递较大的转矩。缺点:结合时有冲击。

4.应用:宜用于低速、停车时接合。

四、齿形离合器(用内齿和外齿组成嵌合副的离合器)

1.组成:轴、联接套、内齿轮、外齿轮、转套、小孔、插销、挡板、螺旋槽和螺孔。

2.工作原理:轴上安装有联接套,联接套左端套装有内齿轮,联接套中部与外齿轮连接,联接套右端套装有转套,联接套与转套连接处有小孔,插销头部插入小孔中,联接套右端面安装有挡板。外齿轮的无齿部分有两条对称螺旋槽,转套上有两对称螺孔,插销穿过外齿轮的螺旋槽以螺纹方式与转套连接。联接套与外齿轮的连接方式为花键连接或内外齿轮连接。

3.特点:本装置采用螺旋槽导向使齿轮离合,结构简单,安装和维修方便,易于操作。

4.应用:机床变速箱中

五、摩擦式离合器

1.工作原理:摩擦离合器是靠工作面上的摩擦力矩来传递力矩的。

2.特点:在接合过程中由于接合面的压力是逐渐增加的,故能在主、从动轴有较大的转速差的情况下平稳地进行接合;过载时,摩擦面间将发生打滑,从而避免其它零件的损坏。

机械操纵摩擦离合器

3.种类:按操纵方式分有、机械操纵的摩擦式离合器、电磁操纵的摩擦式离合器、液压操纵的摩擦式离合器和气压操纵的摩擦式离合器等四种。机械操纵的摩擦式离合器还分为单片式离合器和多片离合器两种。

电磁摩擦离合器

4.单片摩擦离合器

单片摩擦离合器

1)工作原理:圆盘2固定在主动轴上,圆盘3用导向平键(或花键)与从动轴连接,并可以在轴上作轴向移动。利用弹簧5可将两圆盘压紧。工作时,依靠两盘间的摩擦力传递转矩和运动。杠杆4用来控制离合器的接合与分离。

2)特点:片式离合器需要较大的轴向力,传递的转矩较小,但在任何转速条件下,两轴均可以分离或接合,且接合平稳,冲击和振动小,过载时两摩擦面之间打滑,起保护作用。为了提高离合器传递转矩的能力,通常采用多片离合器。

5.多片摩擦离合器

多片摩擦离合器

1)原理:外壳通过花键与一组外摩擦片,联接在一起;套筒也通过花键与另一组内摩擦片联接在一起。

2)特点:工作时,向左移动滑环,通过杠杆、压板使两组摩擦片压紧,离合器处于接合状态。若向右移动滑环时,摩擦片被松开,离合器实现分离。

3)外摩擦片特点:外缘上有3个凸齿,与外套筒内孔的3条轴向凹槽相配,其内孔则不与任何零件接触。

4) 内摩擦片特点:内孔壁上有3个凹糟(或凸齿),与内套筒外缘上3 个轴线凸齿(或凹槽)相配,而起外缘孔则不与任何零件接触。内摩擦片有时也支承碟形,其目的是:在承压时被压平而与外摩擦片贴合,松开时由碟形摩擦片弹性变形的作用,可迅速与外摩擦片分离。

5) 应用:可传递大的扭矩,但结构复杂;适用于中、重型汽车等机械。

六、超越离合器

1.工作原理:星轮用平键与轴连接,当空套的外圈顺时针方向慢速回转时,摩擦力使滚柱锲紧在外圈与星轮之间,外圈通过滚柱带动星轮,使轴以同样的转速顺时针方向回转。此时,内圈随着一起回转。当内圈在可逆电动机驱动下快速回转。

无论内圈在朝哪个方向快速回转,都能通过星轮使轴快速回转,从而满足了正、反两方面均能超越的要求。此时滚柱从锲缝中退出,外圈仍维持原来的转速回转。

2.种类:棘轮单向超越离合器和滚珠式定向(双向)离合器

3.特点:优点是工作时没有噪声,宜于高速转动,但制造精度要求高。


 
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