各種聯(lián)軸器特點及應用
2016-01-04
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? ??????膜片聯(lián)軸器與齒式聯(lián)軸器相比，沒有相對滑動，不需要潤滑、密封，無噪聲，基本不用維修，制造方便，可部分代替齒式聯(lián)軸器。膜片聯(lián)軸器在國際上工業(yè)發(fā)達國家應用已很普通，在我國已制訂機械行業(yè)標準，最近已修訂為新的行業(yè)標準：JB/T 9147-1999（代替ZB/T J19022-90）聯(lián)軸器各轉(zhuǎn)矩間的關(guān)系。
????????膜片聯(lián)軸器至少由一個膜片和兩個軸套組成。膜片被用銷釘緊固在軸套上一般不會松動或引起膜片和軸套之間的反沖。有一些生產(chǎn)商提供兩個膜片的，也有提供三個膜片的，中間有一個或兩個剛性元件，兩邊再連在軸套上。單膜片聯(lián)軸器和雙膜片聯(lián)軸器的不同之處是處理各種偏差能力的不同，鑒于其需要膜片能復雜的彎曲，所以單膜片聯(lián)軸器不太適應偏心。而雙膜片聯(lián)軸器可以同時曲向不同的方向，以此來補償偏心。
????????膜片聯(lián)軸器這種特性有點像波紋管聯(lián)軸器，實際上聯(lián)軸器傳遞扭矩的方式都差不多。膜片本身很薄，所以當相對位移荷載產(chǎn)生時它很容易彎曲，因此可以承受高達1.5度的偏差，同時在伺服系統(tǒng)中產(chǎn)生較低的軸承負荷。膜片聯(lián)軸器常用于伺服系統(tǒng)中，膜片具有很好的扭矩剛性，但稍遜于波紋管聯(lián)軸器。另一方面，膜片聯(lián)軸器非常精巧，如果在使用中誤用或沒有正確安裝則很容易損壞。所以保證偏差在聯(lián)軸器的正常運轉(zhuǎn)的承受范圍之內(nèi)是非常必要的。選擇適合的聯(lián)軸器是用好聯(lián)軸器的關(guān)鍵一步，在設(shè)計階段就得考慮選用什么類型的聯(lián)軸器了。
????????平行切縫聯(lián)軸器 平行切縫式聯(lián)軸器通常由單塊金屬制成，常用鋁，運用螺旋切縫系統(tǒng)來適應偏差和傳遞扭矩。它們通常有很好的性能且有價格優(yōu)勢，在很多實際運用中，它是首選的產(chǎn)品。單塊原材料的設(shè)計使它實現(xiàn)了無背隙地傳遞力矩和無須維護的優(yōu)勢。這里有兩個基本的系列：單縫型和多縫型。單縫型有一條連續(xù)的多圈的長切縫，這使聯(lián)軸器具有很好的彈性和很小的軸承負載。它可以承受各種偏差，最適合用于處理角向位移和軸向位移，但平行偏差的承受力較弱，因為要同時把單縫在兩不同的方向彎曲，會產(chǎn)生很大的內(nèi)部壓力，從而導致零件過早的損壞。盡管長單縫聯(lián)軸器能在承受偏差情況下很容易地彎曲，但在扭力負載的下對聯(lián)軸器的剛性也有同樣的影響。扭力負載下過大的回轉(zhuǎn)間隙會影響聯(lián)軸器的精度并消弱其整體的性能.單縫聯(lián)軸器是一種經(jīng)濟的選擇，最適合用于低扭矩應用中，尤其在連接編碼器和其他較輕的儀器中。多切縫聯(lián)軸器通常有2－3個切縫，以此來對付低扭矩剛性問題。多切縫型慮及到了不減弱承受偏差能力的情況下使切縫變短，短的切縫使聯(lián)軸器的扭矩剛度增強并交疊在一起，使其能承受相當大的扭矩。這種性能使它適用于輕負荷的應用，比如，伺服電機與絲杠的連接。同時這種性能也不是沒有任何負面的作用的：隨著切縫尺寸的增加超過單縫型，其軸承負荷也會加大，但大多數(shù)情況下，還能足夠有效地保護軸承。一些廠商把多切縫型的概念擴大到另一層面上。除了一套多切縫，兩套多切縫也同時被使用。多套多切縫使聯(lián)軸器更具彈性和偏差承受能力。增加尺寸意味著增加承受平行偏差的能力，相比單切縫和單套多切縫聯(lián)軸器，在平行偏差的情況下，多套多切縫聯(lián)軸器可以同時彎曲向不同的方向，因此更能適應承受這種偏差。現(xiàn)在大多數(shù)的此系列聯(lián)軸器是用鋁做的，但是也有一些廠商提供設(shè)計用不銹鋼生產(chǎn)。不銹鋼聯(lián)軸器除了耐腐蝕外，同時也增加了扭矩承受能力和剛度，有時能達到兩倍于鋁制同類產(chǎn)品。然而這種增加的扭矩和剛度也被增加的質(zhì)量和慣性而抵消。很多時候負面影響也會超過其優(yōu)點，這樣使用戶不得不去尋找其他形式的聯(lián)軸器。在小型電機應用中很大比率的馬達扭矩被用來克服聯(lián)軸器的慣性，這將嚴重削弱系統(tǒng)的整體性能。
????????十字滑塊聯(lián)軸器 雙十字滑塊聯(lián)軸器,由兩個轂和一個中心滑塊組成。中心滑塊做為一個傳遞扭矩元件通常由塑料制成，很少情況下由金屬制成。中心滑塊通過兩邊呈90°相對分布的卡槽和兩側(cè)的轂連接在一起，從而來傳遞扭矩。中心滑塊和轂間用微小的壓力進行吻合，這種壓力能使聯(lián)軸器在設(shè)備運轉(zhuǎn)中具有無背隙運轉(zhuǎn)。隨著使用時間增長，滑塊可能會因受到磨損而失去無反沖的功能，但中心滑塊并不貴，也很容易更換，更換后仍能發(fā)揮其原有的性能。在使用過程中通過中心滑塊的滑動來適應相對位移。因為抵抗相對位移的是滑塊與轂之間的摩擦力，因此它們之間的軸承負荷不會因相對位移的增加而加大。不像其它的聯(lián)軸器，它沒有能象彈簧一樣工作的彈性部件，因此不會因為軸間的相對位移的增加而使軸承負荷加大。無論如何這種系列的聯(lián)軸器比較物超所值，能選擇不同材料的滑塊是這種聯(lián)軸器的一大優(yōu)勢。一些廠商提供多種原材料的選擇來適應不同的應用。一般來說，一類材質(zhì)適用于無背隙、高扭矩剛性和大扭矩的情況下，另一類材質(zhì)適用于低精度定位、無需無背隙、但有吸震和減噪作用。非金屬滑塊還有電絕緣作用，可以充當機械保險絲來用。當塑料的滑塊損壞后，傳遞將被完全終止，從而保護貴重的機械零件。這種設(shè)計適用于大的平行相對位移（從0.025"到0.100"或更大要看聯(lián)軸器的尺寸）。聯(lián)軸器制造商通常提供低于本身能力的處理參數(shù)，以增加零件的使用壽命。這種聯(lián)軸器，僅能適用于小于0.5°的角向相對位移和小于0.005"的軸向位移和不高于轉(zhuǎn)速為4000轉(zhuǎn)/分鐘的情況下使用。度數(shù)大的角向位移可使其失去勻速特性。分體的三部分設(shè)計，限制了它處理軸向位移的能力，比如不可用在推拉式應用中。同時，因為中心滑塊是浮動的，兩軸運動必須保證滑塊不會脫落。
????????剛性聯(lián)軸器 剛性聯(lián)軸器，顧名思義，實際上是一種扭轉(zhuǎn)剛性的聯(lián)軸器，即使承受負載時也無任何回轉(zhuǎn)間隙，即便是有偏差產(chǎn)生負荷時，剛性聯(lián)軸器還是剛性傳遞力矩。如果系統(tǒng)中有任何偏差，則會導致軸、軸承或聯(lián)軸器過早的損壞，也就是說其無法用在高速的環(huán)境下，因為它無法補償由于高速運轉(zhuǎn)產(chǎn)生高溫而產(chǎn)生的軸間相對位移。當然，如果相對位移能被成功的控制，在伺服系統(tǒng)應用中剛性聯(lián)軸器也會發(fā)揮很出色的性能。盡管過去人們不贊成把剛性聯(lián)軸器用在伺服傳動中，但近來由于其高扭矩承受力、剛性和無背隙性能，小規(guī)格的鋁制剛性聯(lián)軸器日益多的應用在運動控制領(lǐng)域中。總結(jié)選擇適合的伺服聯(lián)軸器是整個系統(tǒng)設(shè)計的重要部分，會很大影響到系統(tǒng)的整體性能表現(xiàn)。基于此原因，在設(shè)計過程中應盡早地考慮聯(lián)軸器，并把分別把各種聯(lián)軸器的和系統(tǒng)的功能目標排列對照，這樣可以避免在運動控制的實際運用中經(jīng)常產(chǎn)生的問題。我們討論的上述每種聯(lián)軸器都有其各自的特點，使其可適用于各種不同的應用中。但是，單一品種的聯(lián)軸器不能適應于每種應用領(lǐng)域中。這使得目前市場上有各種品種的聯(lián)軸器，給設(shè)計工程師選擇最適合的聯(lián)軸器使系統(tǒng)表現(xiàn)最優(yōu)化且使用壽命長。
????????波紋管聯(lián)軸器是用外形呈波紋狀的薄壁管（波紋管）直接與兩半聯(lián)軸器焊接或粘接來傳遞運動的。這種聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)簡單，外形尺寸小，加工安裝方便，傳動精度高，主要用于要求結(jié)構(gòu)緊湊，傳動精度較高的小功率精密機械和控制機構(gòu)中。波紋管的材料為銅合金（如錫磷青銅QSn6.5-0.5 ）和不銹鋼（Cr18Ni9Ti）。
紋管聯(lián)軸器由兩個轂和一個薄壁金屬管組成，它們用或焊接或粘結(jié)的方式連接在一起。盡管很多其它的材料可用，但不銹鋼和鎳還是最常用的金屬管材料。鎳管是用電沉積法完成的。這種方法首先要機加工固體的芯棒，使其成波紋形，利用電鍍鎳在芯棒上，然后芯棒被化學溶解，從而得到鎳的波紋管。這種方法能控制波紋管壁厚的精度，并能得到比其他方法制作的波紋管更薄的壁厚。這種薄壁波紋管使聯(lián)軸器具有高敏感性和反應迅速，使它成為理想的用于極小且精密的儀器應用中。
