2.有弹性元件的挠性联轴器
如前所述,这类联轴器因装有弹性元件,不仅可以补偿两轴间的相对位移,而且具有缓冲减振的能力。弹性元件所能储蓄的能量愈多,则联轴器的缓冲能力愈强;弹性元件的弹性滞后性能与弹性变形时零件间的摩擦功愈大、则联轴器的减振能力愈好。这类联轴器目前应用很广,品种亦愈来愈多。
制造弹性元件的材料有非金属和金属两种。非金属有橡胶、塑料等,其特点为质量小,价格便宜,有良好的弹性滞后性能,因而减振能力强。金属材料制成的弹性元件(主要为各种弹簧)则强度高、尺寸小而寿命较长。
联轴器在受到工作转矩T以后,被联接两轴将因弹性元件的变形而产生相应的扭转角;与T成正比关系的弹性元件为定刚度,不成正比的为变刚度。非金属材料的弹性元件都是变刚度的,金属材料的则由其结构不同可有变刚度的与定刚度的两种。常用非金属材料的刚度多随载荷的增大而增大,故缓冲性好,特别适用于工作载荷有较大变化的机器。
1)弹性套柱销联轴器
这种联轴器的构造与凸缘联轴器相似,只是用套有弹性套的柱销代替了联接螺栓。因为通过蛹状的弹性套传递转矩,故可缓冲减振。弹性套的材料常用耐油橡胶,并作成截面形状如图中网纹部分所示,以提高其弹性。半联轴器与轴的配合孔可作成圆柱形或圆锥形。
半联轴器的材料常用HT200,有时也采用35号钢或ZG270-500;柱销材料多用35号钢。这种联轴器可按标准(GB/T4323-1984)选用,必要时应按下式验算弹性套与孔壁间挤压应力σp和柱销弯曲应力σb。即
式中:Tca—计算转矩[参见式],N·m;
z —柱销数目;
D1—柱销中心所在的圆直径,mm;
[σ]p—许用挤压应力,对橡胶弹性套,[σ]p=2MPa;
[σ]b—柱销的许用弯曲应力,[σ]b=0.25[σ]s,[σ]s为柱销材料的屈服极限,MPa;
d、s、L见图,mm。
这种联轴器制造容易,装拆方便,成本较低,但弹性套易磨损,寿命较短。它适用于联接载荷平稳、需正反转或起动频繁的传递中、小转矩的轴。
2)弹性柱销联轴器
这种联轴器的结构见下图,工作时转矩通过
两半联轴器及中间的尼龙柱销而传给从动轴。为了防止柱销脱落,在半联轴器的外侧,用螺钉固定了挡板。
这种联轴器与弹性套柱销联轴器很相似,但传递转矩的能力很大,结构更为简单,安装、制造方便,耐久性好,也有一定的缓冲和吸振能力,允许被联接两轴有一定的轴向位移以及少量的径向位移和角位移,适用于轴向窜动较大、正反转变化较多和起动频繁的场合,由于尼龙
柱销对温度较敏感,故使用温度限制在-20~+70℃的范围内。
3)星形弹性联轴器
如下图所示,两半联轴器1、3上均制有凸牙,用橡胶等类材料制成的星形弹性件2,放置在两半联轴器的凸牙之间。工作时,星形弹性件受压缩并传递转矩。这种联轴器允许轴的径向位移为0.2mm,偏角位移为1°30'。因为弹性件只受压不受拉,工作情况有所改善,故寿命较长。
图<星形弹性联轴器>
4)梅花形弹性联轴器
这种联轴器如下图所示,其结构形式及工作原理与星形弹性联轴器相似,但半联轴器与轴配合的孔可作成圆柱形或圆锥形,并以梅花形弹性件取代星形弹性件。弹性件可根据使用要求选用不同硬度的聚氨酯橡胶、铸型尼龙等材料制造。工作温度范围为-35~+80℃,短时工作温度可达100℃,传递的公称转矩为16~25000N·m。
图<梅花形弹性联轴器>
5)轮胎式联轴器
轮胎式联轴器如下图所示,用橡胶或橡胶织物制成轮胎状的弹性元件1,两端用压板2及螺钉3分别压在两个半联轴器4上。这种联轴器富有弹性,具有良好的消振能力,能有效地降低动载荷和补偿较大的轴向位移,而且绝缘性能好,运转时无噪声。缺点是径向尺寸较大;当转矩较大时,会因过大扭转变形而产生附加轴向载荷。为了便于装配,有时将轮胎开出径向切口5,但这时承载能力要显著降低。
6) 膜片联轴器
膜片联轴器的典型结构如下图。其弹性元件为一定数量的很薄的多边环形(或圆环形)金属膜片叠合而成的膜片组,在膜片的圆周上有若干个螺栓孔,用铰制孔用螺栓交错间隔与半联轴器相联接。这样将弹性元件上的弧段分为交错受压缩和受拉伸的两部分,拉伸部分传递转矩,压缩部分趋向皱折。当机组存在轴向、径向和角位移时,金属膜片便产生波状变形。
这种联轴器结构比较简单,弹性元件的联接没有间隙,不需润滑,维护方便,平衡容易,质量小,对环境适应性强,但扭转弹性较低,缓冲减振性能差,主要用于载荷比较平稳的高速传动。