联轴器种类很多,根据其内部是否包含有弹性元件,可划分为刚性联轴器与弹性联轴器两大类:弹性联轴器具有弹性元件,故能吸收振动、缓和冲击,同时也可利用弹性变形不同程度地补偿两轴线可能发生的偏移;刚性联轴器根据其结构特点可分为固定式与平移式两类,前者没有补偿位移的能力,后者利用其中某些元件间的相对运动来补偿两轴线的偏移。通常刚性可移式联轴器补偿能力高于弹性联轴器,但无吸收振动、缓和冲击的能力。
为了适应不同需要,人们设计了形式众多的联轴器,部分已标准化。机械式的联轴器分类如下:
1、刚性联轴器
刚性联轴器不具有补偿被联两轴轴线相对偏移的能力,也不具有缓冲减震性能;但结构简单,价格便宜。只有在载荷平稳,转速稳定,能保证被联两轴轴线相对偏移极小的情况下,才可选用刚性联轴器。在先进工业国家中,刚性联轴器已淘汰不用。属于刚性联轴器的有套筒联轴器、夹壳联轴器和凸缘联轴器等。
2、挠性联轴器
挠性联轴器具有一定的补偿被联两轴轴线相对偏移的能力,最大量随型号不同而异。凡被联两轴的同轴度不易保证的场合,都应选用挠性联轴器。
a.无弹性元件的挠性联轴器
承载能力大,但也不具有缓冲减震性能,在高速或转速不稳定或经常正、反转时,有冲击噪声。适用于低速、重载、转速平稳的场合。种类有万向联轴器
b.非金属弹性元件的挠性联轴器
在转速不平稳时有很好的缓冲减震性能;但由于非金属(橡胶、尼龙等)弹性元件强度低、寿命短、承载能力小、不耐高温和低温,故适用于高速、轻载和常温的场合
1)弹性套柱销联轴器
2)弹性活块联轴器
c.金属弹性元件的挠性联轴器
除了具有较好的缓冲减震性能外,承载能力较大,适用于速度和载荷变化较大及高温或低温场合。
蛇形弹簧联轴器 膜片联轴器
3、安全联轴器
安全联轴器在结构上的特点是,存在一个保险环节(如销钉可动联接等),其只能承受限定载荷。当实际载荷超过事前限定的载荷时,保险环节就发生变化,截断运动和动力的传递,从而保护机器的其余部分不致损坏,即起安全保护作用。
销钉剪断式安全联轴器。
它的结构类似凸缘联轴器,只是用特定的销钉代替联接螺栓。当载荷超过限定值时,销钉被剪断,扭矩的传递被截止。为了销钉剪断时不损坏机器的其它部分,常在每个销钉外套上两个硬质的剪切钢套。这种安全联轴器结构简单,但在更换销钉时必须停机操作,也不能补偿被联两轴的相对偏移。所以,这种安全联轴器不宜用在经常发生过载而需频繁更换销钉的场合,也不宜用在被联两轴对中不易保证的场合。
4、起动安全联轴器
起动安全联轴器除了具有过载保护作用外,还有将机器电动机的带载起动转变为近似空载起动的作用。但起动完毕进入稳定运转时,所匹配的电动机效率,增大了电能的无功损耗,造成能源浪费,而采用起动安全联轴器则可解决这种不合理状况。
液力联轴器
a.液力联轴器又称液力耦合器,如图所示。主动轴与外壳1相联,外壳1内腔上有叶片;从动轴与转子2相联,转子2上亦有叶片;壳体内装有一定量的黏性液体(通常为润滑油)。当主动轴连同壳体1及其上叶片转动时,叶片推动流体作如图中箭头所示的流动,流动的液体推动转子转动,从而带动从动轴转动。由于电机转速的升高,流体流动速度增高,动能增大,逐渐推动从动轴上的转子加速转动,直到达到一定的转速为止。这种联轴器起动容易、平稳,且具有过载保护作用,但在起动完毕之后的稳定运转阶段,主、从动轴始终保持一定的转速差,并且转速差随载荷的变化而变化。另外,这种联轴器还存在效率低、流体逸漏、不能补偿两轴相对偏移以及制造工艺复杂、价格昂贵等缺点。
b.软起动安全联轴器的基本形式为钢球式节能安全联轴器。转子与电动机起动时,带动
转子转动,转子叶片推动钢球作圆周运动。此时,作用在电动机起动过程中转速逐渐升高,钢球的离心力逐渐增大,钢球与壳体的摩擦力矩也逐渐增大,壳体逐渐被带动旋转(呈等加速起动),直至壳体(连同半联轴器)达到同步运转状态。此时,起动阶段结束,进入稳定运转状态,转子与壳体不再存在转速差,钢球与壳体亦不再相对滑动,传动效率不低于99%。起动过程一般连续数秒,最多不超过二十秒,因此,钢球与壳体的磨损极小。由于钢球量的多少直接影响联轴器能传递的扭矩,故可通过调节钢球填装量来控制所传递的扭矩,从而达到过载安全保护的目的。有专用弹性元件,可以补偿被联两轴的相对偏移,并具有缓冲减震作用。制造工艺简单,成本约为液力联轴器的四分之一。
联轴器选用中应注意的几个问题
联轴器品种、型式、规格很多,在正确理解品种、型式、规格各自概念的基础上,根据传动的需要来选择联轴器,首先从已经制订为标准的联轴器关系到机械产品的质量。
设计人员在选用联轴器时应立足于从轴系传动的角度和需要来选择联轴器,应避免单纯的只考虑主、从动端联接选择联轴器