弹性联轴器的应用及弹性联轴器的实际使用需求

弹性联轴器的应用及弹性联轴器的实际使用需求

(一)、弹性联轴器的应用

星形弹性联轴器几乎在各个领域里面的所有的传动机构中都有应用，它是机械中不可或缺的连接部件。联轴器的主要作用是将不同部件的两根轴连接在一起，以达到传递运动和动力的目的。传统的联轴器均为接触式的，其中根据联轴器中是否含有弹性元件又可分为弹性联轴器和刚性联轴器两种。弹性联轴器是指内部带有橡胶或者塑料等弹性材料制成的弹性元件，因此具有吸振的功能和适应轴线的能力，经常使用在具有冲击载荷或启动频繁的旋转机构中；而刚性联轴器则没有弹性元件在其中，不具有吸振缓冲的能力。

设计弹性联轴器的目的在于在大型旋转机构中动力传动过程中对轴系横向和弯曲振动的吸收和减缓。同时，在动力传动过程中由于变扭矩的存在，弹性联轴器在减缓弯曲振动的同时还留有其他的振动形式存在，国内某研究所建造弹性联轴器试验台的目的是为了尽可能接近实际工作的情况下，即在有负载的轴系中运行并且满足相似准则，评估设计的弹性联轴器和对比其他类型联轴器的静态、动态特性；在主、从轴不对中、旋转部件有残余动不平衡，温度变化较大，意外停机或突然启动等复杂运动情况发生时，能够尽可能的减少振动，降低噪声，缓和冲击，保证正常工作的能力，从而保护整个轴系，提高系统运行的稳定性和可靠性。实验台的连续运行可以检测长期工作对联轴器中弹性元件性能影响和疲劳分析等，也可以施加冲击载荷来检测缓冲能力。

转轴受到定长力矩的作用时会产生扭转变形，若作用在转轴上的力矩是交变的，则相应的扭转也将是交变的，也就是说交变力矩作用的结果是使转轴产生了“扭转振动”。并且这种“扭转振动”与转轴是否同时进行着均匀的回转运动无关。扭转振动是指旋转轴时快时慢不均匀的回转，简称为扭振。扭振是轴类较基本的振动形式之一。扭振的发生可能导致旋转轴速度的波动，使轴系运转平衡遭到破坏；在交变转矩的作用下，转轴各个截面不同程度扭转振动的产生会带来一系列的问题，轻则轴系运转的平衡性遭到破坏，严重时会使转轴发生断裂，造成重大、甚至灾难性的后果。

自1970年和1971年美国电厂连续两次发生轴系损坏事故以后，轴系扭振问题引起了全世界的关注。此外，在19691988年间，国内外因扭振引起的轴系损坏事故高达30多起。近年来，随着我国船舶工业的不断发展、出口船只的口益增多以及造船吨位的不断升级，我国已经连续八年成为世界第三造船大国，作为船舶动力装置重要组成部分的推进轴系，在船舶质量上扮演着重要的角色。在轴系中加入的弹性联轴器，虽然具有冲击和吸振的功能，但是作为轴与轴的连接部分，在两轴之间传递扭应力的过程中，会不可避免的存在相对角位移和转速的差异。在突发事件发生时，如机器的启动和停止以及加速、减速时尤为明显，而这些动作均可产生扭转振动，影响着轴系的可靠性与性。因此，扭转振动的测试与控制对于所设计的弹性联轴器减少振动、降低噪声、缓和冲击等方面性能的评估，乃至船舶推动轴系等大型旋转机械可靠性的研究以及动力装置的故障诊断都有着重要意义。

(二)、大型弹性联轴器的实际使用需求

随着内燃机行业的不断发展，内燃机的扭转振动问题也越来越引起重视。很多情况下，扭转振动，或者将危险共振转移到内燃机工作转速范围之外。这便需要在动力装置中加入梅花形联轴器。

按弹性元件的材料，弹性阻尼联轴器分为金属弹性阻尼联轴器和非金属弹性阻尼联轴器。金属弹性阻尼联轴器强度高，传递载荷能力大，使用寿命长，受温度影响小，但成本较高，常用材料为高强度的弹性钢，如60Si2Mn和_SOCrVA等。非金属弹性联轴器目前主要是橡胶弹性元件，它具有弹性模量范围大、内摩擦大、重量轻、阻尼性能好、无机械摩擦等优点，但橡胶强度低、易蠕变、易老化、耐油耐热性差、振动剧烈时要注意温升，另外，负荷性能也不稳定。

复合材料是把金属、无机非金属、高分子等材料组合起来的一种多相材料，因此它的设计自由度很大，不仅可在组分选择上调整，而且还可以改变各组分的体积百分数来满足所需的性能要求，这样就可使复合材料具有轻质高强以及其它综合性能。特别是复合材料还具有复合效应，即经过复合以后产生各原始组分所不具备的性能。由于复合材料的上述特点，所以随着材料工程新材料、新工艺及新技术的不断出现，一些具有优良机械性能与加工性能的新型工程复合材料被开发出来，使新型材料在机械工业中扩大应用成为可能。

塑料合金是当今具有代表意义的新型工程复合材料，具有非常好的的发展空间和应用价值。采用塑料合金等新型工程材料替代机械系统中的有色金属材料或者加工工序复杂、一般工程塑料材料难以满足其特殊性能的零部件，不仅能降低成本、节约资源，而且还能大大提高劳动生产率，为企业带来巨大的经济和社会效益。

BTG塑料合金材料是以橡胶材料为基体，加入各种填充剂、促进剂等而得到的塑料合金材料，其吸振性能好，而且加工工艺性能好，有着良好的摩擦磨损性能和抗疲劳磨损性能等，尤其是其吸振性能、化学稳定性能好，非常适合于用作弹性联轴器制造材料。主要具有以下优点：①具有良好的耐磨性能。塑料合金具有较低的摩擦因数，其耐磨性明显优于其它材料，从而能延长塑料合金弹性联轴器的使用寿命；②缓冲、抑振、低噪音。这是其它弹性联轴器材料所无可比拟的优点。

BTG塑料合金弹性好，内阻较大，能够地防止或减缓冲击，降低噪音；③由于塑料合金的弹性变形，可使联轴器在工作时的较高压力峰值减小，同时正因为弹性变形，塑料合金还能顺应和减缓因轴线跳动及偏移而引起的震动，减小因安装误差而产生的附加载荷；④塑料合金联轴器成本低、重量轻，易于成形，同时具有使用可靠、没有污染等特点。

那么，在高速、轻型、强载原动机在新型机械动力装置中的应用口趋广泛、动力装置的振动和噪声问题越来越突出的现代，现代机械为了提高设备使用性以及改变工作、生活环境，对振动和噪声的治理要求越来越高，并出现了新型的隔振和降噪装置。弹性联轴器作为一种既能承担动力和运动传递、补偿轴不对中，又能担当振动和噪声治理重要使命的装置，在现代机械系统的动力装置中所发挥的作用也越来越大，并越来越被工程设计人员所重视。因此非金属弹性联轴器对弹性材料的选择就加注重材料的减振性、抗冲击能力以及材料抗腐蚀的能力。而根据上述BTG材料的特点，非常适合作为弹性联轴器弹性元件的材料，满足现代弹性联轴器，特别是中大型弹性联轴器的实际使用需求。

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