彈性聯軸器的應用及彈性聯軸器的實際使用需求

(一)、彈性聯軸器的應用

星形彈性聯軸器幾乎在各個領域里面的所有的傳動機構中都有應用，它是機械中不可或缺的連接部件。聯軸器的主要作用是將不同部件的兩根軸連接在一起，以達到傳遞運動和動力的目的。傳統的聯軸器均為接觸式的，其中根據聯軸器中是否含有彈性元件又可分為彈性聯軸器和剛性聯軸器兩種。彈性聯軸器是指內部帶有橡膠或者塑料等彈性材料制成的彈性元件，因此具有吸振的功能和適應軸線的能力，經常使用在具有沖擊載荷或啟動頻繁的旋轉機構中；而剛性聯軸器則沒有彈性元件在其中，不具有吸振緩沖的能力。

設計彈性聯軸器的目的在于在大型旋轉機構中動力傳動過程中對軸系橫向和彎曲振動的吸收和減緩。同時，在動力傳動過程中由于變扭矩的存在，彈性聯軸器在減緩彎曲振動的同時還留有其他的振動形式存在，國內某研究所建造彈性聯軸器試驗臺的目的是為了盡可能接近實際工作的情況下，即在有負載的軸系中運行并且滿足相似準則，評估設計的彈性聯軸器和對比其他類型聯軸器的靜態、動態特性；在主、從軸不對中、旋轉部件有殘余動不平衡，溫度變化較大，意外停機或突然啟動等復雜運動情況發生時，能夠盡可能的減少振動，降低噪聲，緩和沖擊，保證正常工作的能力，從而保護整個軸系，提高系統運行的穩定性和可靠性。實驗臺的連續運行可以檢測長期工作對聯軸器中彈性元件性能影響和疲勞分析等，也可以施加沖擊載荷來檢測緩沖能力。

轉軸受到定長力矩的作用時會產生扭轉變形，若作用在轉軸上的力矩是交變的，則相應的扭轉也將是交變的，也就是說交變力矩作用的結果是使轉軸產生了“扭轉振動”。并且這種“扭轉振動”與轉軸是否同時進行著均勻的回轉運動無關。扭轉振動是指旋轉軸時快時慢不均勻的回轉，簡稱為扭振。扭振是軸類較基本的振動形式之一。扭振的發生可能導致旋轉軸速度的波動，使軸系運轉平衡遭到破壞；在交變轉矩的作用下，轉軸各個截面不同程度扭轉振動的產生會帶來一系列的問題，輕則軸系運轉的平衡性遭到破壞，嚴重時會使轉軸發生斷裂，造成重大、甚至災難性的后果。

自1970年和1971年美國電廠連續兩次發生軸系損壞事故以后，軸系扭振問題引起了全世界的關注。此外，在19691988年間，國內外因扭振引起的軸系損壞事故高達30多起。近年來，隨著我國船舶工業的不斷發展、出口船只的口益增多以及造船噸位的不斷升級，我國已經連續八年成為世界第三造船大國，作為船舶動力裝置重要組成部分的推進軸系，在船舶質量上扮演著重要的角色。在軸系中加入的彈性聯軸器，雖然具有沖擊和吸振的功能，但是作為軸與軸的連接部分，在兩軸之間傳遞扭應力的過程中，會不可避免的存在相對角位移和轉速的差異。在突發事件發生時，如機器的啟動和停止以及加速、減速時尤為明顯，而這些動作均可產生扭轉振動，影響著軸系的可靠性與性。因此，扭轉振動的測試與控制對于所設計的彈性聯軸器減少振動、降低噪聲、緩和沖擊等方面性能的評估，乃至船舶推動軸系等大型旋轉機械可靠性的研究以及動力裝置的故障診斷都有著重要意義。

(二)、大型彈性聯軸器的實際使用需求

隨著內燃機行業的不斷發展，內燃機的扭轉振動問題也越來越引起重視。很多情況下，扭轉振動，或者將危險共振轉移到內燃機工作轉速范圍之外。這便需要在動力裝置中加入梅花形聯軸器。

按彈性元件的材料，彈性阻尼聯軸器分為金屬彈性阻尼聯軸器和非金屬彈性阻尼聯軸器。金屬彈性阻尼聯軸器強度高，傳遞載荷能力大，使用壽命長，受溫度影響小，但成本較高，常用材料為高強度的彈性鋼，如60Si2Mn和_SOCrVA等。非金屬彈性聯軸器目前主要是橡膠彈性元件，它具有彈性模量范圍大、內摩擦大、重量輕、阻尼性能好、無機械摩擦等優點，但橡膠強度低、易蠕變、易老化、耐油耐熱性差、振動劇烈時要注意溫升，另外，負荷性能也不穩定。

復合材料是把金屬、無機非金屬、高分子等材料組合起來的一種多相材料，因此它的設計自由度很大，不僅可在組分選擇上調整，而且還可以改變各組分的體積百分數來滿足所需的性能要求，這樣就可使復合材料具有輕質高強以及其它綜合性能。特別是復合材料還具有復合效應，即經過復合以后產生各原始組分所不具備的性能。由于復合材料的上述特點，所以隨著材料工程新材料、新工藝及新技術的不斷出現，一些具有優良機械性能與加工性能的新型工程復合材料被開發出來，使新型材料在機械工業中擴大應用成為可能。

塑料合金是當今具有代表意義的新型工程復合材料，具有非常好的的發展空間和應用價值。采用塑料合金等新型工程材料替代機械系統中的有色金屬材料或者加工工序復雜、一般工程塑料材料難以滿足其特殊性能的零部件，不僅能降低成本、節約資源，而且還能大大提高勞動生產率，為企業帶來巨大的經濟和社會效益。

BTG塑料合金材料是以橡膠材料為基體，加入各種填充劑、促進劑等而得到的塑料合金材料，其吸振性能好，而且加工工藝性能好，有著良好的摩擦磨損性能和抗疲勞磨損性能等，尤其是其吸振性能、化學穩定性能好，非常適合于用作彈性聯軸器制造材料。主要具有以下優點：①具有良好的耐磨性能。塑料合金具有較低的摩擦因數，其耐磨性明顯優于其它材料，從而能延長塑料合金彈性聯軸器的使用壽命；②緩沖、抑振、低噪音。這是其它彈性聯軸器材料所無可比擬的優點。

BTG塑料合金彈性好，內阻較大，能夠地防止或減緩沖擊，降低噪音；③由于塑料合金的彈性變形，可使聯軸器在工作時的較高壓力峰值減小，同時正因為彈性變形，塑料合金還能順應和減緩因軸線跳動及偏移而引起的震動，減小因安裝誤差而產生的附加載荷；④塑料合金聯軸器成本低、重量輕，易于成形，同時具有使用可靠、沒有污染等特點。

那么，在高速、輕型、強載原動機在新型機械動力裝置中的應用口趨廣泛、動力裝置的振動和噪聲問題越來越突出的現代，現代機械為了提高設備使用性以及改變工作、生活環境，對振動和噪聲的治理要求越來越高，并出現了新型的隔振和降噪裝置。彈性聯軸器作為一種既能承擔動力和運動傳遞、補償軸不對中，又能擔當振動和噪聲治理重要使命的裝置，在現代機械系統的動力裝置中所發揮的作用也越來越大，并越來越被工程設計人員所重視。因此非金屬彈性聯軸器對彈性材料的選擇就加注重材料的減振性、抗沖擊能力以及材料抗腐蝕的能力。而根據上述BTG材料的特點，非常適合作為彈性聯軸器彈性元件的材料，滿足現代彈性聯軸器，特別是中大型彈性聯軸器的實際使用需求。

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