弹性联轴器的衰减效果以及弹性联轴器对于扭转振动的贡献

弹性联轴器的衰减效果以及弹性联轴器对于扭转振动的贡献

其一、弹性联轴器对柴油机输出转矩的衰减效果

大功率柴油机输出转矩的不均匀性对传动装置的工作可靠性和寿命有重大影响。对多缸柴油机来说，由于以下四方面原因的存在：(1)柴油机气缸内爆发压力所产生的激振力矩是脉冲式周期变化的；(2)柴油机曲柄连杆机构的质量及惯性所产生的激振力矩是周期变化的；(3)接受功率部件所吸收的转矩不是定值而产生的激振力矩是随机变化的；(4)各缸功率不均衡偏差的客观存在及其分布的随机性导致柴油机输出转矩产生随机波动性等，致使柴油机输出转矩的不均匀性是无法避免的。其实际输出值是由其输出转矩的平均值和一系列不同振幅、不同频率和不同初相位的简谐力矩叠加而闹习。在某些工况，柴油机输出转矩的瞬时峰值甚至是其平均值的5一6倍，或者多。尤其是大功率柴油机由于其输出转矩大，致使其输出转矩的瞬时峰值非常大，进而使其后的车辆传动装置的工作条件十分恶劣，从而导致传动装置动负荷大，寿命降低。为了改变柴油机输出转矩的不均匀性，柴油机内部均装有扭振减振器，但仍不能满足车辆传动装置的工作要求。为了改变传动装置的工作条件、延长其使用寿命，一般在柴油机与传动装置之间安装具有减振性能的弹性柱销联轴器，从而达到衰减柴油机输出转矩的不均匀性。经使用表明：装有弹性联轴器比刚性联接的车辆传动装置，其故障率明显降低、寿命大大延长。目前，弹性联轴器种类丰富，选用何种弹性联轴器能够与柴油机和传动系统达到良好的匹配需从理论和试验研究来确定。以下针对某一具体柴油机和某动力传动系统，分别采用硫化橡胶齿弹性联轴器、橡胶齿套弹性联轴器和两种盖斯林格弹性联轴器进行减振试验研究，目的是探求用于车辆传动装置的四种联轴器对柴油机输出转矩不均匀性的衰减效果及其变化规律。

其二、弹性联轴器对于扭转振动的贡献

梅花联轴器是机械产品轴系传动中较常见的连接部件。其功能是连接两轴共同回转以传递转矩和运动、补偿所连两轴相对位移和改变系统传递动力学特性。其应用范围设计国民经济的众多领域，是品种繁多、使用量大的通用基础部件。弹性联轴器作为航空发动机、减速器、动力装置或者功率吸收装置之间的连接结构，在实际工作中会遭遇因振动过大而造成事故发生。

弹性联轴器对于扭转振动的贡献主要在于联轴器中的弹性元件。这些弹性元件是用橡胶、聚氨醋和尼龙等材料制成。橡胶等非金属与金属材料相比具有如下优点：弹性模量范围大容易获得不同刚度的弹性元件；质量轻、内摩擦大、阻尼性能好、单位体积储存的变形能量多、无机械摩擦、无需润滑等。正是由于弹性材料的这些特性，尤其是弹性模量范围大，相比较金属材料，其刚度小弹性大的特点使其在轴系运转过程中，虽然对于横向和弯曲振动的减少有着巨大的贡献，但是也带来了扭转动振的增加。

由于前文所述，旋转机械在变速过程中，振动信号是一种非平稳信号，传统的傅利叶分析的方法不适用于分析这种情况的信号，所以，人们着手研究旋转机械扭转振动信号的特点，提出新的解决办法。

由于旋转机械的扭转振动的共同特点是：转速高，功率大。根据这一特点，寻找一种能够清晰、准确、适应转速变化的快速易和可靠的分析法。由于旋转机械在转动的过程中，虽然由于速度的变化导致每周旋转的时间存在不同，但是转轴每转一周所转过的角度都是360度，因此，根据这个特点，如果能够将时域的等时间间隔采样转换成等角度间隔的采样，那么无论转速如何变化，等角度采样间隔不变，转轴每转一周的采样点数仍然不变，这样就把转轴扭转振动的非平稳信号重新转化成平稳信号，利用傅利叶分析的方法重新适用起来，这种方法就是阶次分析的方法。

分析旋转机械的行为是动态信号分析的一个关键的应用。由于旋转机械产生与转速相关的往复振动和噪声信号。这些关系在动态信号分析中往往是不明显的，特别是在与转速相关联的时候。因此，阶次分析成为分析与转速有关的旋转或往复运动机械噪声与振动信号的关键技术，例如齿轮箱、汽轮机、联轴器和内燃机等旋转机械。所谓阶次，实质是转速的归一化。阶次成分是转速的振动谐波。阶是转速频率，m阶是n倍的转速。阶次成分就是转速的振动谐波以风扇齿轮为例，假设齿轮式25个齿，如果带动齿轮的转轴转速为一阶的话，那么齿轮就是25阶，而且不随转速的改变而改变。

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