联轴器的选型

Z.C. Guo , Z.X. Fu    
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1膜片联轴器概述及特点
       膜片联轴器（英文Diaphragm Coupling）是有几组膜片（不锈钢薄板304)用螺栓交错地与两半联轴器联接，每组膜片由数片叠集而成，膜片分为连杆式和不同形状的整片式。膜片联轴器靠膜片的弹性变形来补偿所联两轴的相对位移，是一种高性能的金属弹性元件挠性联轴器，不用润滑，结构较紧凑，强度高，使用寿命长，无旋转间隙，不受温度和油污影响，具有耐酸、耐碱、防腐蚀的特点，适用于高温、高速、有腐蚀介质工况环境的轴系传动，广泛用于各种机械装置的轴系传动，如水泵（尤其是大功率、化工泵）、分机（高速）、压缩机、液压机械、石油机械、印刷机械、纺织机械、化工机械、矿山机械、冶金机械、航空（直升飞机）、舰艇高速动力传动系统、汽轮机、活塞式动力机械传动系统、履带式车辆，以及发电组高速、大功率机械传动系统，径动平衡后应用于高速传动轴系已比较普遍。
      膜片联轴器与齿式联轴器相比，没有相对滑动，不需要润滑、密封，无噪声，基本不用维修，制造比较方便，可部分代替齿式联轴器。
2 齿式联轴器介绍及结构形式
    齿式联轴器是由齿数相同的内齿圈和带外齿的凸缘半联轴器等零件组成。外齿分为直齿和鼓形齿两种齿形，所谓鼓形齿即为将外齿制成球面，球面中心在齿轮轴线上，齿侧间隙较一般齿轮大，鼓形齿联轴器可允许较大的角位移（相对于直齿联轴器），可改善齿的接触条件，提高传递扭矩的能力，延长使用寿命。
    齿式联轴器在工作时，两轴产生相对角位移，内外齿的齿面周期性作轴向相对滑动，必然形成齿面磨损和功率损耗，因此，齿式联轴器需在良好的润滑和密封条件的状态下工作。齿式联轴器径向尺寸小，承载能力大，常用于低速重载工况条件的轴系传动，高精度并经过动平衡的齿式联轴器可用于高速传动，如燃汽轮机的轴系传动。由于鼓形齿联轴器角向补偿量大于直齿式联轴器，国内外均广泛采用鼓形齿式联轴器，直齿式联轴器属于被淘汰的产品，选用者应尽量不选用。我国制定了机械行业标准的不同形式齿式联轴器都是鼓形齿式联轴器，有以下结构形式：
      GIGL型——宽型基本型   （JB/T 8854.3-2001)
      GIICL型——窄型基本型（JB/T 8854.2-2001）
      GSL型——伸缩型 （JB/T10540-2005）
      GICLZ型——宽型接中间型（JB/T8854.3-2001）
      GIICLZ型——窄型接中间型（JB/T8854.2-2001）
      GCLD型——接电动机轴伸型（JB/T8854.1-2001）
      WGP型——带制动盘型（JB/T7001-2007）
      WGC型——垂直安装型（JB/T7002-2007）
      WGZ型——带制动轮型（JB/T7003-2007）
      WGT型——接中间套型（JB/T7004-2007）
      NL型——尼龙内齿圈型（JB/T5514-2007）
      WGJ型——接中间轴型（JB/T8821-1998）
      NGCL型——带制动轮型（JB/ZQ4644-1997）
      NGCLZ型——带制动轮型（JB/ZQ4645-1997）
      WG型——基本型（JB/ZQ4186-1997）
3 LX型弹性柱销联轴器相关介绍
      弹性柱销联轴器是利用若干非金属弹性材料制成的柱销，置于两半联轴器凸缘孔中，通过柱销实现两半联轴器联接，该联轴器结构简单，容易制造，装拆更换弹性原件比较方便，不用移动两半联轴器。弹性元件（柱销）的材料一般选用尼龙6，有微量补偿两轴线偏移能力，弹性件工作时受剪切，工作可靠性极差，仅适用于要求很低的中速传动轴系，不适用于工作可靠性要求较高的工况，例如起重机械的提升机构的传动轴系绝对不能选用，不宜用于低速重载及具有强烈冲击和震动较大的传动轴系，对于径向和角向偏移较大的工况以及安装精度较低的传动轴系亦不应选用，属淘汰品质。
      弹性柱销联轴器中的柱销在工作时处于剪切和挤压状态，其强度条件是计算弹性柱销联轴器横截面上的剪切强度和柱销与销孔壁的挤压强度。
4 LT型弹性套柱销联轴器特点简介
     弹性套柱销联轴器是利用一端套有弹性套（橡胶材料或聚氨酯材料）的柱销，装在两半联轴器凸缘孔中，以实现两半联轴器联接并传递扭矩。弹性套柱销联轴器曾经是我国应用最早，最广泛的联轴器。在20世纪50年代末期即已颁布为机械部（当时的一机部）标准：JB108-60弹性圈柱销联轴器，是我国第一个部颁联轴器标准。GB/T4323-1984弹性套柱销联轴器已修订为GB/T4323-2002，是将原来若干弹性圈组成的弹性元件改为整体式弹性套。
      弹性套柱销联轴器结构比较简单，制造容易，不用润滑，不需要与金属硫化粘结，更换弹性套方便，不用移动半联轴器，具有一定补偿两轴相对偏移和减震缓冲功能。弹性套工作时受压缩变形，由于弹性套的厚度较薄，体积小，弹性变形有限，所以弹性套柱销联轴器虽有弹性和补偿轴线位移，但弹性较弱，轴线位移许用补偿量较少。弹性套柱销联轴器是依靠柱销组的锁紧力而产生于接触面的摩擦力矩，并压缩橡胶弹性套来传递转矩，适用于安装底座刚性好，对中精度较高，冲击载荷不大，对减震要求不高的中小功率轴系传动。
5 JQ夹壳联轴器的特点介绍
      夹壳联轴器是利用两个沿轴向剖分的夹壳，用螺栓夹紧以实现两轴联接，靠两半联轴器表面间的摩擦力传递转矩，利用平键作辅助联接。
      夹壳联轴器装配和拆卸时轴不需要轴向移动，所以拆卸很方便，夹壳联轴器的缺点是两轴轴线对中精度低，结构和形状较复杂，制造及平衡精度较低，只适用于低速和载荷平稳的场合，通常最大外缘的线速度不大于5M/S，当线速度超过5M/S时需进行平衡校验。为了改善平衡状况，螺栓应正、倒相间安装。夹壳联轴器不具备轴向、径向和角向补偿性能。
6 十字轴式万向联轴器介绍
      十字轴式万向联轴器是用量较大的万向联轴器，轴承是十字轴式万向联轴器的易损件。几种大型十字轴式万向联轴器主要区别于在轴承座和十字叉头的变化，形成不同结构形式，为保证主、从动轴的同步性，实际应用中均采用双联形式，双联的联接方式不外乎焊接或法兰盘通过螺栓联接，中间长短的变化可有多种形式。十字轴式万向联轴器十字头部件有以下形式：
      SWC型整体性叉头十字轴式万向联轴器（JB/T 5513-2006），SWP型部分轴承座十字轴式万向联轴器（JB/T 3241-2005），SWZ型整体轴承座十字轴式万向联轴器（JB/T 3242-1993），WS型小型双十字轴式万向联轴器（JB/T 5901-1991),WSD型小型单十字轴式万向联轴器（JB/T 5901-1991），SWP型十字轴式万向联轴器用十字包（JB/T 7341.1-2005），WGC型十字轴式万向联轴器用十字包（JB/T 7341.2-2006）。
      以上重型和小型十字轴式万向联轴器均为通用型，汽车行业不同车型有各自专用十字轴式万向联轴器或其他品种万向联轴器。例如轿车选用球笼式万向联轴器。此外农业机械、工业机械等运动机械产品也均有专用万向联轴器，起重大多数采用十字轴式万向联轴器。
7 国内机械式联轴器标准-基本情况
      20世纪80年代以前我国原一机部、纺织部、二机部有几项部级联轴器标准，经过近20年的发展，至20世纪末，已形成由基础标准、产品标准、质量分等标准组成的联轴器专业标准体系。
      联轴器专业生产，从无到有，现已有一批小型企业成为联轴器专业生产厂。生产设备基本是通用机床，目前这些企业不具备国际竞争能力，充其量也只能算是联轴器专业化生产的初级阶段，经过发展、竞争、淘汰，我国联轴器专业生产必将迎来新的局面。优胜劣汰是发展的必然规律。纵观我国联轴器发展历史，联轴器的标准等级，即国家标准和机械行业标准，基本上是以时间来划分，20世纪60年代为部级标准，至1989年期间无论是联轴器基础通用标准或产品标准，基本均为国标，1989年至1990年之前是专业标准（ZB），1991年年以后无论是联轴器基础、通用标准和联轴器产品标准一律为机械行业标准（JB），1999年起全部为推荐（JB/T）。1999年原专业标准（代号ZB）清理整顿后转化为其他行业标准。
      了解上述以时间来划分标准等级别的背景有益于联轴器的选用，联轴器标准的级别并不反映标准本身和标准产品水平的先进性，设计选用人员须知，当你选用联轴器时避免误认为国标联轴器一定优于行标联轴器。
      联轴器基础通用标准
      1.GB/T 3507-1983 机械式联轴器公称转矩系列
      2.GB/T 3852-1997 联轴器轴孔和联接形式及尺寸
      3.GB/T 12458-2003 联轴器分类
      4.GB/T 3931-1997 联轴器术语
      5.JB/T 7311-1994 机械式联轴器选用计算
      6.JB/T 7937-1995 用户和制造厂对弹性联轴器技术性能项目要求
      7.JB/T 8556-1997 选用联轴器的技术资料
      8.JB/T 8557-1997 挠性联轴器平衡等级
      9.JB/T 8461-1996 液压锥套
      10.JB/T 7934-1999 胀紧联结套形式与基本尺寸
      11.SJ/T 10358-1993 精密联轴器技术条件
联轴器防护装置的基本要求
      联轴器防护装置
      （1）联轴器防护装置通常由买方自备。因此这部分内容不属于对联轴器的要求。
      （2）基本要求
      1）买方或承包者应指明所需防护装置的类型。
      2）每个联轴器都应有防护装置用以封闭联轴器和轴，以防止机组运转时人或物进入这一危险区域。
      3）防护装置应容易拆卸，以便当联轴器检修和维护时不影响所联接的机器。
      4）防护装置结构须有足够的刚度，当承受900N的静载荷时，其挠度不超过防护装置非支承长度的0.0005倍。
      5）需要润滑的联轴器其防护装置应是密封的。
      6）当需要时，防护装置要装抗涡动挡板，以减少气或油的涡动影响。
      7）如有需要，防护装置可由不致于因摩擦而产生的火花的材料制造。
      （3）法兰联接的圆柱形壳体防护装置通常用于中、高速齿式联轴器和膜片联轴器上。
8 星形弹性联轴器的特点及应用场合
      星形弹性联轴器 （JB/T 10466-2004）具有一定的补偿两轴相对偏移、减振、缓冲性能，径向尺寸小，结构简单，不用润滑，承载能力较高，维护方便等特点。适用于联接两同轴线，启动频繁，正反转多变的传动轴系。
      该联轴器的结构与梅花形弹性联轴器基本相似，区别在于弹性元件的形状，分别为星形和梅花形，性能低于梅花形，因星形弹性件太薄，弹性变形量太小，其性能必然低于梅花形联轴器。
      星形联轴器国标型号如下：
      LX型星形联轴器----基本型
      LXD型星形联轴器----单法兰行
      LXS型星形联轴器----双法兰行
      LXZ型星形联轴器----带制动轮型
      LXP型星形联轴器----带制动盘型
      LXT型星形联轴器----接中间套型
      LXJ型星形联轴器----接中间轴型
      LXQ型星形联轴器----接中间轴球铰型
9 KC/GL链条联轴器的介绍与特点
       链条联轴器是利用公用的链条，同时与两个齿数相同的并列链轮配合，不同结构形式的链条联轴器主要区别是采用不同的链条，常见的有双排滚子链联轴器、单排滚子链联轴器、齿形链联轴器、尼龙链联轴器等。双排滚子链联轴器性能优于其他结构形式的链条联轴器，为国内外广泛的采用，松铭传动亦制定有公司（国家）标准。
      链条联轴器具有结构简单（4个组件组成）、装卸方便、拆卸时不用移动被联接的两轴、尺寸紧凑、质量轻、有一定的补偿能力、对安装精度要求不高、工作可靠、寿命较长、成本较低等优点。可用于纺织、农机、起重运输、工程、矿山、轻工、化工等机械的轴系传动。适用于高温、潮湿和多尘工况环境，不适用于高速、有剧烈冲击载荷和传递轴向力的场合，链条联轴器应在良好的润滑并有防护罩的条件下工作。
10联轴器的工作原理和用途
    在现代机械企业之中，联轴有关着不可忽视的作用。
　　用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。
　　联轴器由两半部分组成，分别与主动轴和从动轴联接。一般动力机大都借助于联轴器与工作机相联接。联轴器种类繁多，按照被联接两轴的相对位置和位置的变动情况，可以分为：①固定式联轴器。主要用于两轴要求严格对中并在工作中不发生相对位移的地方，结构一般较简单，容易制造，且两轴瞬时转速相同，主要有凸缘联轴器、套筒联轴器、夹壳联轴器等。②可移式联轴器。主要用于两轴有偏斜或在工作中有相对位移的地方，根据补偿位移的方法又可分为刚性可移式联轴器和弹性可移式联轴器。刚性可移式联轴器利用联轴器工作零件间构成的动联接具有某一方向或几个方向的活动度来补偿，如牙嵌联轴器（允许轴向位移）、十字沟槽联轴器（用来联接平行位移或角位移很小的两根轴）、万向联轴器（用于两轴有较大偏斜角或在工作中有较大角位移的地方）、齿轮联轴器（允许综合位移）、链条联轴器（允许有径向位移）等，弹性可移式联轴器（简称弹性联轴器）利用弹性元件的弹性变形来补偿两轴的偏斜和位移，同时弹性元件也具有缓冲和减振性能，如蛇形弹簧联轴器、径向多层板簧联轴器、弹性圈栓销联轴器、尼龙栓销联轴器、橡胶套筒联轴器等。联轴器有些已经标准化。
　　选择时先应根据工作要求选定合适的类型，然后按照轴的直径计算扭矩和转速，再从有关手册中查出适用的型号，最后对某些关键零件作必要的验算。
11联轴器的拆卸
       拆卸与装配式相反的过程，两者的目的是不同的。装配过程是按装配要求将联轴器组装起来，使联轴器能安全可靠地传递扭矩。拆卸一般是由于设备的故障或联轴其自身需要维修，把联轴器拆卸成零部件。拆卸的程度 ...
       关键字：联轴器 拆卸 
      拆卸与装配式相反的过程，两者的目的是不同的。装配过程是按装配要求将联轴器组装起来，使联轴器能安全可靠地传递扭矩。拆卸一般是由于设备的故障或联轴其自身需要维修，把联轴器拆卸成零部件。拆卸的程度一般根据检修要求而定，有的只是要求把联接的两轴脱开，有的不仅要把联轴其全部分解，还要把轮毂从轴上取下来。联轴器的种类很多，结构各不相同，联轴器的拆卸过程也不一样，在此主要介绍联轴器拆卸工作中需要注意的一些问题. 
      由于联轴器本身的故障而需要拆卸，先要对联轴器整体做认真细致的检查（尤其对于已经有损伤的联轴器），应查明故障的原因. 在联轴器拆卸前，要对联轴器各零部件之间互相配合的位置作一些记号，以作复装时的参考。用于高转速机器的联轴器，其联接螺栓经过称重，标记必须清楚，不能搞错. 
    拆卸联轴器时一般先拆联接螺栓。由于螺纹表面沉积一层油垢、腐蚀的产物及其它沉积物，是螺栓不易拆卸，尤其对于锈蚀严重的螺栓，拆卸是很困难的。联接螺栓的拆卸必须选择合适的工具，因为螺栓的外六角或内六角的受力面已经打滑损坏，拆卸会更困难。对于已经锈蚀的或油垢比较多的螺栓，常常用溶剂（如松锈剂）喷涂螺栓与螺母的联接处，让溶剂渗入螺纹中去，这样就会容易拆卸。如果还不能把螺栓拆卸下来，可采用加热法，加热温度一般控制在200℃以下。通过加热使螺母与螺栓之间的间隙加大，锈蚀物也容易掉下来，使螺栓拆卸变得容易些。若用上述办法都不行时，只有破坏螺栓，把螺栓切掉或钻掉，在装配时，更换新的螺栓。新的螺栓必须与原使用的螺栓规格一致，用于高转速设备联轴器新更换的螺栓，还必须称重，使新螺栓与同一组法兰上的联接螺栓重量一样. 
      在联轴器拆卸过程中，最困难的工作是从轴上拆下轮毂。对于键联接的轮毂，一般用三脚拉马或四脚拉马进行拆卸。选用的拉马应该与轮毂的外形尺寸相配，拉马各脚的直角挂钩与轮毂后侧面的结合要合适，在用力时不会产生滑脱想象。这种方法仅用于过盈比较小的轮毂的拆卸，对于过盈比较大的轮毂，经常采用加热法，或者同时配合液压千斤顶进行拆卸. 
      对联轴器的全部零件进行清洗、清理及质量评定是联轴器拆卸后的一项极为重要的工作。零部件的评定是指每个零部件在运转后，其尺寸、形状和材料性质的现有状况与零部件设计确定的质量标准进行比较，判定哪一些零部件能继续使用，哪一些零部件应修复后使用，哪一些属于应该报废更新的零部件. 
12选择联轴器应考虑的因素
    1、动力机的类别是选择联轴器品种的基本因素；动力机的功率是确定联轴器的规格大小的主要依据之一，与联轴器转矩成正比。动力机到工作之间通过一个或数个不同品种或不同型式、规格的联轴器将主、从动端起来，形成轴系传动系统。在机械传动中，动力机不外乎电动机、内燃机和汽轮机。由于动力机工作原理和结构的不同，其机械特性差别很大，有的运转平稳，有的运转时有冲击，对传动系统形成不等的影响。根据动力机的机械特性，应选取相应的动力机系数KW，选择适合于该系统的最佳联轴器。　
    2、传动系统的载荷类别是选择联轴器品种的基本依据。冲击、振动和转矩变化较大的工作载荷，应选择具有弹性元件的挠性联轴器即弹性联轴器，以缓冲、减振、补偿轴线偏移，改善传动系统工作性能。启动频繁，、正反转、制动时的转矩是正常平衡工作时转矩的数倍，是超载工作，必然缩短联轴器弹性元件使用寿命，联轴器只允许短间超载，一般短时间载不得超过公称转矩的2~3倍，即[Tmax]≥2~3Tn。
13 JS型蛇形弹簧联轴器
    JS型蛇形弹簧联轴器，是一种结构先进的金属弹性联轴器。它靠蛇形弹簧片来传递扭矩。其传动特性与优点如下：
    1、减振性好，使用寿命长，联轴器以蛇形弹簧片轴向嵌入两半36％以上。梯形截面的蛇形弹簧片采用优质弹簧钢，经严格的热处理，并特殊加工而成，具有良好的机械性能，从而使联轴器的使用寿命远比非金属弹性元件联轴器（如弹性套 柱销，尼龙棒销联轴器）大为增长。
    2、承受变动载荷范围大，起动安全，两个半联轴器与簧片接触的齿面是弧形的，当传递扭矩增大时，弹簧片将沿齿弧面变形，使两个半联轴器作用在簧片上的力点靠近。簧片与齿面的接触点即力矩的变化，是随着传递扭矩的大小而变化的，它的传动特性是变刚度的。因而它具有比一般弹性联轴器能承受更大的载荷变动量。传动力使簧片沿齿弧变形时所产生的缓冲作用，尤其在机器起动时或强力冲击载荷时，于一定程度上有保护配套机件的安全性。
    3、 传动效率高，运行可靠，联轴器的传动效率，经测定达99.47％，其短时超载能力为额定扭矩的两倍，运行安全可靠。
    4、 噪声低，润滑好　铝合金罩壳以保护弹簧避免运转时向外甩出，且壳体内储满黄油，不仅使润滑良好，而且使簧片啮合时的噪声被黄油阻尼吸收而消除。
    5、 结构简单，装拆方便　整机零件少，体积小，重量轻，被设计成梯形截面的弹簧片与梯形齿槽的吻合尤为方便，紧密，从而使装拆，维护比一般联轴器简便。
    6、 允许有较大的安装偏差　由于弹簧片与齿弧面是点接触的，所以使联轴器能获得较大的挠性。它能被安装在同时有径向，角向，轴向的偏差情况下正常工作。
14 GY凸缘联轴器（原YL凸缘联轴器）特点
    ●凸缘联轴器（亦称法兰联轴器）是利用螺栓联接两凸缘（法兰）盘式半联轴器，两个半联轴器分别用键与两轴联接，以实现两轴联接，传递转矩和运动。
    ●凸缘联轴器结构简单，制造方便，成本较低，工作可靠，装拆、维护均较简便，传递转矩较大，能保证两轴具有较高的对中精度，一般常用于载荷平稳，高速或传动精度要求较高的轴系传动。
    ●凸缘联轴器不具备径向、轴向和角向补偿性能，使用时如果不能保证被联接两轴对中精度，将会降低联轴器的使用寿命、传动精度和传动频率，并引起振动和噪声。
15 鼓形齿式联轴器的特点
    ●齿式联轴器是由齿数相同的内齿圈和带外齿的凸缘半联轴器等零件组成。外齿分为直齿和鼓形齿两种齿形，所谓鼓形齿即为将外齿制成球面，球面中心在齿轮轴线上，齿侧间隙较一般齿轮大，鼓形齿联轴器可允许较大的角位移（相对于直齿联轴器），可改善齿的接触条件，提高传递转矩的能力，延长使用寿命。有角位移时沿齿宽的接触状态。 
    ●齿式联轴器在工作时，两轴产生相对角位移，内外齿的齿面周期性作轴向相对滑动，必然形成齿面磨损和功率消耗，因此，齿式联轴器需在有良好和密封的状态下工作。齿式联轴器径向尺寸小，承载能力大，常用于低速重载工况条件的轴系传动，高精度并经动平衡的齿式联轴器可用于高速传动，如燃汽轮机的轴系传动。由于鼓形齿式联轴器角向补偿大于直齿式联轴器，国内外均广泛采用鼓形齿式联轴器，直齿式联轴器属于被淘汰的产品，选用者应尽量不选用。