一、聯軸器
1.功用
聯軸器通常用來聯接兩軸并在其間傳遞運動和轉矩;具有吸收振動和緩和沖擊的能力;可以作為一種安全裝置用來防止被聯接件承受過大的載荷,起到過載保護的作用;用聯軸器聯接軸時只有在機器停止運轉,經過拆卸后才能使兩軸分離。
2.位移補償
聯軸器所聯接的兩軸,由于制造及安裝誤差、承載后的變形、軸承磨損、回轉零件不平衡以及溫度變化的影響,兩軸的軸線往往存在著某種程度的相對位移與偏斜;
聯軸器要從結構上采取各種不同的措施,使聯軸器具有補償各種偏移量的性能,否則就會在軸、聯軸器、軸承設計中引起附加載荷,導致工作情況惡化。
兩軸間的位移種類有:軸向位移、徑向位移、偏角位移和綜合位移。
二、固定式剛性聯軸器
1.結構特點
A.結構簡單,維護方便,能傳遞較大的扭矩;
B.但對被聯接的兩軸間的相對位移缺乏補償能力;
C.對兩軸的對中性要求很高,若兩軸線發生相對位移,就會在軸、聯軸器和軸承上引起附加載荷和嚴重磨損,嚴重影響軸與軸承的正常工作;此外,在傳遞載荷時不能緩和沖擊和吸收振動。
2.應用場合
低速、大轉矩、載荷平穩、短而剛性好的軸的連接
3.種類
凸緣聯軸器和套筒聯軸器兩種。
4.凸緣聯軸器結構特點
A.組成:兩個帶凸緣的半聯軸器和一組螺栓;
B.工作原理:兩個帶凸緣的半聯軸器用鍵分別于兩軸連接,然后用螺栓把兩個半聯軸器連接成一體,以傳遞運動和轉矩。
C.對中方式:1、通過分別具有凸肩和凹槽的兩個半聯軸器的相互嵌合來對中,半聯軸器采用普通螺栓聯接;(靠預緊普通螺栓在凸緣邊接觸表面產生的摩擦力傳遞力矩;用鉸制孔螺栓對中,靠螺桿承受擠壓與剪切傳遞力矩。)2、兩個半聯軸器都制出凸肩,共同與一個剖分環配合而實現對中。
D.適用:低速、大轉矩、載荷平穩、短而剛性好的軸的連接。
E.結構簡單,傳遞扭矩大;傳力可靠、對中性好;拆裝簡便、應用廣泛;但不具有位移補償功能;按標準選用。
5.套筒聯軸器結構特點
A.組成:通過公用套筒與兩軸采用鍵連接或銷連接。
B.優點:結構簡單,制造方便,成本低,徑向尺寸小。
C.缺點:裝拆時需軸向移動。
D.用場合:兩軸直徑較小、兩軸對中性精度高、工作平穩的場合,用于傳遞轉矩較小的場合。
三、撓性聯軸器
(一)剛性可移式聯軸器(無彈性元件聯軸器)的種類:十字滑塊聯軸器、萬向聯軸器和鼓形齒聯軸器。
1.齒式聯軸器
A.組成:兩個帶有內齒及凸緣的外套筒、 兩個帶外齒的內套筒;
B.工作原理:兩內套筒分別用鍵與兩軸連接,兩外套筒用螺栓連接,通過內外齒的嚙合傳遞轉矩和運動。
C.特點:為能補償兩軸的相對位移,將外齒環的輪齒做成鼓形齒,齒頂做成中心線在軸線上的球面,齒頂和齒側留有較大的間隙。
通過嚙合齒間的頂隙、側隙,具備有允許兩軸間有徑向、軸向、角綜合位移補償的功能;轉速高(可達3500r/min),能傳遞很大的轉矩(可達106N·m),并能補償較大的綜合位移,工作很高、對安裝精度要求不高,要潤滑;
D.缺點:質量大,制造較困難,成本高。
E.應用:廣泛用于汽車等大重型機械設備中。
2.十字滑塊聯軸器
A.結構特點:由半連軸器1、3(左、右套筒)和浮動盤2(十字滑塊)聯接在一起,兩軸一起轉動;浮動盤的凸榫可在半連軸器的凹槽中滑動;摩擦較大,要加以潤滑。
B.優點:徑向尺寸小,結構簡單
C.缺點:但耐沖擊性差,滑塊與凹槽間易摩損,需潤滑;十字滑塊因徑向位移會產生較大離心慣性力,而給軸和軸承帶來附加載荷。
D.應用場合:常用于剛性大、轉速低,沖擊小的場合。
3.萬向聯軸器
A.結構:由一個十字軸、兩個萬向節叉、四個滾針軸承組成;所有轉動副的回轉中心(軸線)交于一點O,兩軸間的夾角為α;是一種用以傳遞變夾角的相交兩軸之間的運動的裝置(聯軸器)。
B.工作原理:當軸Ⅰ旋轉一周時,軸Ⅱ也將隨之轉一周,即兩軸的平均傳動比為1;但是,兩軸的瞬時傳動比卻不恒為1,而是作周期性變化的;萬向節的這種特性稱作瞬時傳動比的不均勻性;就單個萬向節而言,在輸入軸與輸出軸之間有夾角時,兩軸的角速度不相等,即萬向節有不等速性;兩軸間的夾角α越大,從動軸速度波動越明顯;故α應在35°~45°之間。為了防止主、從動軸角速度不相等;為了完全消除上述萬向節中從動軸變速傳動的缺點,常成對使用。
C.優點:具有較大的角向補償能力,結構緊湊,傳動效率高;
D.缺點:在傳動中將產生附加動載荷,轉速不宜過高;
E.應用場合:主要用于兩軸相交的傳動,重載、中載、輕載等中低速的場合,如機床、汽車。
F.雙萬向節應滿足條件:
為了使該機構能獲得恒定的傳動比,機構要滿足如下三個條件:(1)主動軸、從動軸、中間軸的三根軸線應位于同一平面內。
(2)主動軸、從動軸與中間軸的軸間夾角應相等:
(3)中間軸兩端的叉面應位于同一平面內。
(二)常用彈性聯軸器有彈性套柱銷聯軸器和彈性柱銷聯軸器兩種。
1.彈性套柱銷聯軸器(標準號GB4323-2002)
A.結構:在結構上與凸緣聯軸器相似,只是用套有橡膠彈性套的注銷代替了聯接螺栓;
B.原理:利用彈性套的彈性變形來補償兩軸的相對位移;
C.特點:彈性套柱銷連軸器制造容易,裝拆方便,成本較低,但彈性套易磨損,壽命較短。
D.適用于:載荷平穩,正反轉或啟動頻繁、轉速高的傳遞中小轉矩的兩軸聯接。
2.彈性柱銷聯軸器
A.結構:將若干非金屬材料制成的柱銷,置于兩半聯軸器凸緣孔中,而實現兩半聯軸器的連接;柱銷材料常用尼龍,其它具有彈性的非金屬材料也可。
B.原理:利用彈性柱銷的彈性變形來補償兩軸軸向位移;
C.特點:彈性柱銷連軸器可允許較大的軸向竄動,但徑向位移和偏角位移的補償量不大。其結構簡單,制造容易和維護方便。
D.適用于:輕載的場合
離合器是主、從動部分在同軸線上傳遞動力和運動時,具有接合或分離功能的裝置。
一、離合器的功用和分類
1.功用: 離合器同聯軸器一樣,主要用于軸和軸之間的聯接,使它們一起回轉并傳遞力矩.
2.區別:在機器的運轉或停車過程中可隨時接合或分離,而且迅速可靠,達到操縱傳動系統的斷續,以便進行變速及換向等 ;離合器也可用于過載保護等。而聯軸器須在機器停止運轉后,經拆卸才能分離聯接的兩軸。
3.應用:機械傳動系統的啟動、停止、換向及變速等操作。
4.特點:工作可靠,結合和分離迅速平穩,動作準確,調節和維修方便,操縱方便而且省力,結構簡單等。
二、離合器的分類
1.離合器按控制方法不同
可分為操縱離合器(必須通過操縱元件才具有接合或分離功能的離合器)和自控離合器(在主動部分或從動部分某些性能參數變化時,接合元件具有自行接合和分離功能的離合器。)
2.按操縱方式不同操縱離合器可分為機械離合器、電磁離合器、液壓離合器和氣壓離合器等四種。
3.自控離合器分為超越離合器、離心離合器和安全離合器等三種。
4.機械離合器(在機械機構的直接作用下具有離合功能的離合器)可分為牙嵌式(離合式)和摩擦式離合器兩種。
三、牙嵌式離合器(用爪牙狀零件組成的嵌合副的離合器)
1.組成:由兩個端面帶牙的半離合器所組成;
2.工作原理:兩個半離合器Ⅰ固聯在主動軸上,半離合器Ⅱ用導鍵(或花鍵)與從動軸聯接;通過操縱機構使離合器Ⅱ沿導鍵作軸向運動,兩軸靠兩個半離合器端面的牙嵌合來聯接。
3.特點:優點:牙嵌離合器結構簡單,外廓尺寸小,接合后所聯接的兩軸不會發生相對轉動;操作方便,能傳遞較大的轉矩。缺點:結合時有沖擊。
4.應用:宜用于低速、停車時接合。
四、齒形離合器(用內齒和外齒組成嵌合副的離合器)
1.組成:軸、聯接套、內齒輪、外齒輪、轉套、小孔、插銷、擋板、螺旋槽和螺孔。
2.工作原理:軸上安裝有聯接套,聯接套左端套裝有內齒輪,聯接套中部與外齒輪連接,聯接套右端套裝有轉套,聯接套與轉套連接處有小孔,插銷頭部插入小孔中,聯接套右端面安裝有擋板。外齒輪的無齒部分有兩條對稱螺旋槽,轉套上有兩對稱螺孔,插銷穿過外齒輪的螺旋槽以螺紋方式與轉套連接。聯接套與外齒輪的連接方式為花鍵連接或內外齒輪連接。
3.特點:本裝置采用螺旋槽導向使齒輪離合,結構簡單,安裝和維修方便,易于操作。
4.應用:機床變速箱中
五、摩擦式離合器
1.工作原理:摩擦離合器是靠工作面上的摩擦力矩來傳遞力矩的。
2.特點:在接合過程中由于接合面的壓力是逐漸增加的,故能在主、從動軸有較大的轉速差的情況下平穩地進行接合;過載時,摩擦面間將發生打滑,從而避免其它零件的損壞。
機械操縱摩擦離合器
3.種類:按操縱方式分有、機械操縱的摩擦式離合器、電磁操縱的摩擦式離合器、液壓操縱的摩擦式離合器和氣壓操縱的摩擦式離合器等四種。機械操縱的摩擦式離合器還分為單片式離合器和多片離合器兩種。
電磁摩擦離合器
4.單片摩擦離合器
單片摩擦離合器
1)工作原理:圓盤2固定在主動軸上,圓盤3用導向平鍵(或花鍵)與從動軸連接,并可以在軸上作軸向移動。利用彈簧5可將兩圓盤壓緊。工作時,依靠兩盤間的摩擦力傳遞轉矩和運動。杠桿4用來控制離合器的接合與分離。
2)特點:片式離合器需要較大的軸向力,傳遞的轉矩較小,但在任何轉速條件下,兩軸均可以分離或接合,且接合平穩,沖擊和振動小,過載時兩摩擦面之間打滑,起保護作用。為了提高離合器傳遞轉矩的能力,通常采用多片離合器。
5.多片摩擦離合器
多片摩擦離合器
1)原理:外殼通過花鍵與一組外摩擦片,聯接在一起;套筒也通過花鍵與另一組內摩擦片聯接在一起。
2)特點:工作時,向左移動滑環,通過杠桿、壓板使兩組摩擦片壓緊,離合器處于接合狀態。若向右移動滑環時,摩擦片被松開,離合器實現分離。
3)外摩擦片特點:外緣上有3個凸齒,與外套筒內孔的3條軸向凹槽相配,其內孔則不與任何零件接觸。
4) 內摩擦片特點:內孔壁上有3個凹糟(或凸齒),與內套筒外緣上3 個軸線凸齒(或凹槽)相配,而起外緣孔則不與任何零件接觸。內摩擦片有時也支承碟形,其目的是:在承壓時被壓平而與外摩擦片貼合,松開時由碟形摩擦片彈性變形的作用,可迅速與外摩擦片分離。
5) 應用:可傳遞大的扭矩,但結構復雜;適用于中、重型汽車等機械。
六、超越離合器
1.工作原理:星輪用平鍵與軸連接,當空套的外圈順時針方向慢速回轉時,摩擦力使滾柱鍥緊在外圈與星輪之間,外圈通過滾柱帶動星輪,使軸以同樣的轉速順時針方向回轉。此時,內圈隨著一起回轉。當內圈在可逆電動機驅動下快速回轉。
無論內圈在朝哪個方向快速回轉,都能通過星輪使軸快速回轉,從而滿足了正、反兩方面均能超越的要求。此時滾柱從鍥縫中退出,外圈仍維持原來的轉速回轉。
2.種類:棘輪單向超越離合器和滾珠式定向(雙向)離合器
3.特點:優點是工作時沒有噪聲,宜于高速轉動,但制造精度要求高。