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选择弹性联轴器必须考虑刚度和阻尼

发布时间:2013-04-12

选择弹性联轴器必须考虑刚度和阻尼:

      弹性联轴器由于具有能产生较大弹性变形和阻尼作用的弹性元件,因此除了能补偿两轴相对位移外,还能起缓冲和吸振的作用。弹性联轴器传动轴系的载荷往往是变化的,引起载荷变化的原因很多,可能是由于动力机的驱动力矩不稳定,如内燃机的驱动力矩是周期性地变化的,也可能是由于工作机的载荷不稳定,如往复式压缩机、破碎机等的阻力不是呈周期性变化,就是呈随机性的波动。此外,传动系统本身也有可能产生动力载荷,如齿轮传动中因齿轮的齿形和基节误差等引起速比变化而产生的冲击,又如轴系中因转动零件不平衡产生的离心力引起的动载荷等。由于弹性联轴器能适应载荷的波动,所以其应用较广,类型也较多。这种联轴器的缓冲和吸振性能主要与其刚度和阻尼有关。因此,刚度和阻尼是选择和设计弹性联轴器必须考虑的基本问题之一。

一、刚度

联轴器的刚度可分为径向刚度、轴向刚度和扭转刚度。由于载荷变化多娄以扭矩波动形式出现,由此引起的振动也是以扭转振动为主,所以联轴器最主要的刚度是扭转刚度。扭转刚度以产生单位扭转变形所需的扭矩表示。通常,由于传动轴系中其他零件的刚度都比弹性联轴器的刚度大得多,所以,为了简化起见,其他零件的弹性可以略去不计,仅考虑联轴器的弹性,并根据这一情况以联轴器的刚度作为传动轴系的刚度。常用的弹性联轴器的扭转刚度C为一常量,称为等刚度联国器,即两半联轴器相对扭转角随扭矩的增大而线性增加。弹性联轴器的刚度也可以是变化的,称为变刚度联轴器,亦即非线性刚度。实际上,变刚度弹性联轴器的刚度都是随扭矩增大而增加。变刚度弹性联轴器适用于有强烈振动的传动轴系。当轴系接近发生共振时,刚度随扭矩增大而增大,改变传动轴系的固有频率与振动频率之间的关系,就能避开共振。

二、阻尼

弹性联轴器在传递不稳定扭矩的过程中,弹性元件的弹性变形随扭矩的改变而增减。由于变形的不稳定,在弹性元件相对运动的接触表面上产生外摩擦,同时在弹性元件内部还存在内摩擦。用油或脂润滑的联轴器还会产生游人析粘性摩擦。这些摩擦将吸收一部分动能(阻尼能)转化为热能,使温度升高,这就是联轴器的阻尼作用。阻尼作用能实现缓冲和衰减振动。联轴器的阻尼性能可以用阻尼系数表示。
联轴器传递变扭矩时,阻尼系数大,由于摩擦而消耗的能量就多,反之,阻尼系数小,由于摩擦而消耗的能量就少。弹性联轴器虽然一般都有缓冲和减振功能,但具有某一定值弹性的联轴器,并不是在任意的变扭矩作用下都能产生减振的效果,有时反而会引起更强烈的振动。其原因不在于此联轴器刚度的大小。可见,只有联轴器的刚度与整个传动轴系的其他参数和载荷协调时,才能产生减捱效果。因此,为了充分发挥联轴器的缓冲和减捱作用,必须根据具体条件,通过计算来定出联轴器的刚度。由于机械传动中载荷变化形式较多,不能逐一求出联轴器刚度与传动轴系其他参数之间的关系。

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