聯軸器的選用

　 聯軸器品種、型式、規格很多，在正確理解品種、型式、規格各自概念的基礎上，根據傳動的需要來選擇聯軸器，首先從已經制訂為標準的聯軸器中選擇，目前我過制訂為和行標的聯軸器有數十種，這些標準聯軸器絕大多數是通用聯軸器， 萬向聯軸器 ,每一種聯軸器都有各自的特點和適合范圍，基本能夠滿足多種工況的需要，一般情況下設計人員無需自行設計聯軸器，只有在現有標準聯軸器不能滿足需要時才自行設計聯軸器。標準聯軸器選購方便，價格比自行設計的非標準聯軸器要便宜很多。在眾多的標準聯軸器中，正確選擇適合自己需要的*聯軸器，關系到機械產品軸系傳動的工作性能、可靠性、使用壽命、振動、噪聲、節能、傳動效率、傳動精度、經濟性等一系列問題，也關系到機械產品的質量。設計人員在選用聯軸器時應立足于從軸系傳動的角度和需要來選擇聯軸器，應避免單純的只考慮主、從動端聯接選擇聯軸器。 
　　一、選擇聯軸器應考慮的因素 
　　（一） 動力機的機械特性 
　　 動力機到工作機之間，通過一個或數個不同品種型式、規格的聯軸器將主、從動端聯接起來，形成軸系傳動系統。在機械傳動中，動力機不外乎電動機、內燃機和氣輪機。由于動力機工作原理和機構不同，其機械特性差別較大，有的運轉平穩，有的運轉時有沖擊，對傳動系統形成不等的影響。根據動力機的機械特性，將動力機分為四類，見表 1 。 
表 1 動力機系數Kw 
動力機類別代號  動力機名稱  動力機系數 Kw  動力機類別代號  動力機名稱  動力機系數 Kw 
Ⅰ  電動機、透平  1.0  Ⅲ  二缸內燃機  1.4 
Ⅱ  四缸及四缸以上內燃機  1.2  Ⅳ  單缸內燃機  1.6 
　　動力機的機械特性對整個傳動系統有一定的影響，不同類別的動力機，由于其機械特性不同，應選取相應的動力機系數 Kw ，選擇適合于該系統的*聯軸器。動力機的類別是選擇聯軸器品種的基本因素，動力機的功率是確定聯軸器的規格大小的主要依據之一，與聯軸器轉矩成正比。固定的機械產品傳動系統中的動力機大都是電動機，運行的機械產品傳動系統（例如船舶、各種車輛等）中的動力機多為內燃機，當動力機為缸數不同的內燃機時，必須考慮扭振對傳動系統的影響，這種影響因素與內燃機的缸數、各缸是否正常工作有關。此時一般應選用彈性聯軸器，以調整軸系固有頻率，降低扭振振幅，從而減振、緩沖、保護傳動裝置部件，改善對中性能，提高輸出功率的穩定性。 
　　（二） 載荷類別 
　　 由于結構和材料不同，用于各個機械產品傳動系統的聯軸器，其載荷能力差異很大。載荷類別主要是針對工作機的工作載荷的沖擊、振動、正反轉、制動、頻繁啟動等原因而形成不同類別的載荷。為便于選用計算，將傳動系統的載荷分為四類，見表 2 。 
表 2 載荷類別 
載荷類別  載荷狀況  工況系數 K  載荷類別  載荷狀況  工況系數 K 
Ⅰ  載荷均勻，工作平穩  1~1.5  Ⅲ  重沖擊載荷，頻繁正反轉  2.5~2.75 
Ⅱ  中等沖擊載荷  1.5~2.5  Ⅳ  特重沖擊載荷，頻繁正反轉  >2.75 
　　傳動系統的載荷類別是選擇聯軸器品種的基本依據。沖擊、振動和轉矩變化較大的工作載荷，應選擇具有彈性元件的撓性聯軸器即彈性聯軸器，以緩沖、減振、補償軸線偏移，改善傳動系統工作性能。起動頻繁、正反轉、制動時的轉矩是正常平穩工作時轉矩的數倍，是超載工作，必然縮短聯軸器彈性元件使用壽命，聯軸器只允許短時超載，一般短時超載不得超過公稱轉矩的 2~3 倍，即 [Tmax] ≥ 2~3T n 。 
　　 低速工況應避免選用只適用于中小功率的聯軸器，例如：彈性套柱銷聯軸器、芯型彈性聯軸器、多角形橡膠聯軸器、輪胎式聯軸器等；需要控制過載安全保護的軸系，宜選用安全聯軸器；載荷變化較大的并有沖擊、振動的軸系，宜選擇具有彈性元件且緩沖和減振效果較好的彈性聯軸器。金屬彈性元件彈性聯軸器承載能力高于非金屬彈性元件彈性聯軸器；彈性元件受擠壓的彈性聯軸器可靠性高于彈性元件受剪切的彈性聯軸器。 
　　（三） 聯軸器的許用轉速 
　　聯軸器的許用轉速范圍是根據聯軸器不同材料允許的線速度和zui大外緣尺寸，經過計算而確定。不同材料和品種、規格的聯軸器許用轉速的范圍不相同，改變聯軸器的材料可提高聯軸器許用轉速范圍，材料為鋼的許用轉速大于材料為鑄鐵的許用轉速。用于 n>5000r/min 工況條件的聯軸器，應考慮聯軸器外緣離心力和彈性元件變形等影響因素，并應作動平衡。高速時不應選用非金屬彈性元件彈性聯軸器，高速時形成彈性元件變形，宜選用高精度的撓性聯軸器，目前國外用于高速的聯軸器不外乎金屬波紋管聯軸器和高精度鼓形齒式聯軸器。
　　（四） 聯軸器所聯兩軸相對位移 
聯軸器所聯兩軸由于制造誤差、裝配誤差、安裝誤差、軸受載而產生變形、基座變形、軸承受損、溫度變化（熱脹、冷縮）、部件之間的相對運動等多種因素而產生相對位移。一般情況下，兩軸相對位移是難以避免的，但不同工況條件下的軸系傳動所產生的位移方向，即軸向（ x ）、徑向（ y ）、角向（α）以及位移量的大小有所不同。只有撓性聯軸器才具有補償兩軸相對位移的性能，因此在實際應用中大量選擇撓性聯軸器。剛性聯軸器不具備補償性能，應用范圍受到限制，因此用量很少。角向（α）*較大的軸系傳動宜選用萬向聯軸器，有軸向竄動，并需控制軸向位移的軸系傳動，應選用波紋管聯軸器；只有對中精度很高的情況下選用剛性聯軸器。
（五） 聯軸器的傳動精度 
　　小轉矩和以傳遞運動為主的軸系傳動，要求聯軸器具有較高的傳動精度，宜選用金屬彈性元件的撓性聯軸器。大轉矩個傳遞動力的軸系傳動，對傳動精度亦有要求，高轉速時，應避免選用非金屬彈性元件彈性聯軸器和可動元件之間有間隙的撓性；聯軸器，宜選用傳動精度高的波紋管聯軸器。 
　　（六） 聯軸器尺寸、安裝和維護 
　　聯軸器外形尺寸，即zui大徑向和軸向尺寸，必須在機器設備允許的安裝空間以內。應選擇裝拆方便、不用維護、維護周期長或者維護方便、更換易損件不用移動兩軸、對中間調整容易的聯軸器。大型機器設備調整兩軸對中較困難，應選擇使用耐久和更換易損件方便的聯軸器。金屬彈性元件撓性聯軸器一般比非金屬彈性元件撓性聯軸器使用壽命長。需密封潤滑和使用不耐久的聯軸器，必然增加維護工作量。上工業發達國家，已普遍選用使用壽命長、不用潤滑和維護的波紋管聯軸器取代鼓形齒式聯軸器，不僅提高了經濟效益，還可以凈化工作環境。

    二、選擇聯軸器的方法 
　　（一） 選擇聯軸器品種、型式 
　　了解聯軸器（尤其是撓性聯軸器）在傳動系統中的綜合功能，從傳動系統總體設計考慮，選擇聯軸器品種、型式。根據原動機類別和工作載荷類別、工作轉速、傳動精度、兩軸偏移狀況、溫度、濕度、工作環境等綜合因素選擇聯軸器的品種。 根據配套主機的需要選擇聯軸器的結構型式，當聯軸器與制動器配套使用時，宜選擇帶制動輪或制動盤型式的聯軸器；需要過載保護時；宜選擇安全聯軸器；與法蘭聯接時，宜選擇法蘭式；長距離傳動，聯接的軸向尺寸較大時，宜選擇接中間或接中間套型。 
　　（二） 聯軸器轉矩計算 
　　傳動系統中動力機的功率應大于工件機所需功率。根據動力機的功率和轉速可計算得到與動力機相聯接的高速端的理論轉矩 T ；根據工況系數 K 及其他有關系數，可計算聯軸器的計算轉矩 Tc 。聯軸器 T 與 n 成反比，因此低速端 T 大于高速端 T 。