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钢片挠性联轴器的特性和设计Charac ter ist ic an d D e s ign of the Stee l p la te F lex ible coup l in g机械工业部上海材料研究所徐启清[ 摘要 ] 本文着重介绍高速重载旋转机械用的带钢片挠性元件联轴器的结构和特性、简化的钢片力学模型、应力分析及初步的设计方法。[A bstrac t ] In th is p ap e r, th e st ruc tu re and ch a rac te r ist ic o f th e stee l p la te f lex ib le co up ling and th e sim p li2 f ied m ech n ic s m o de l o f th e stee l p la te and st re ss ana ly sis and th e m e tho d o f p re lim ina ry de sign a re d iscu ssed in de ta il. It is u sed in h igh sp eed and h eavy lo ad ro to r m ach ine ry.关键词: 钢片挠性联轴器设计K ey w o rd s: stee l p la teF lex ib le co up lingD e sign中图分类号: T H 133. 4文献标识码: A联轴器是机械传动中常用的部件, 它主要用来联接轴与轴、轴与其他回转零件, 以传递运动和动 力。现代工业的快速发展, 导致各种新型高性能联 轴器的不断涌现, 其中应用于高速重载机械的钢片 挠性联轴器, 因其无需润滑、安装维护简便、不对中 适应能力较强等特点, 在国外逐渐为人们赏识。 这 种联轴器美、英、德等国在石油、石化工业的透平、高 速泵、压缩机以及船用和航空动力方面已得到越来 越广的应用。 英国海军已成功地应用于 3400 千瓦?13500 转?分燃气轮机主推进装置中, 美国有功率更 大、转速更广的专利生产。 据有关资料称, 这种联轴 器有取代齿式联轴器的趋势。一、钢片挠性联轴器的结构和特点 钢片挠性联轴器主要由钢片 ( 挠性元件) 、法兰盘、加长段、压紧元件、螺栓、防松螺母、垫套等组成,图 1 是最常见的结构。 钢片挠性联轴器的主要元件是挠性元件, 其主要结构型式见图 2。 钢片挠性联轴器兼有刚性联轴器 ( 如齿轮联轴器) 和弹性联轴器 (如弹性套柱销联轴器) 的优点, 分 别比较如下:与齿式联轴器比较( 一) 钢片式是借助于挠性元件自身的挠曲来 适应轴线的不对中, 因而避免了齿式联轴器的齿面 相对滑移或滚动摩擦接触, 故无需润滑, 省去了复杂1. 法兰盘 2. 六角螺母 3. 挠性钢片 4. 防松螺母 5. 加长段6.压紧圈 7. 垫套 8. 法兰盘图 1 最常见的钢片挠性联轴器结构F ig. 1的滑油系统;( 二) 使用寿命长;( 三) 不对中适应能力大, 通常 可 达 齿 式 的 十 倍;(四) 轴向推力小, 只有齿式的几分之一。 与弹性套柱销联轴器比较:( 一) 钢片挠性联轴器在角偏转安装条件下运 转, 传动效率高于弹性柱销联轴器, 有节能作用;(二) 钢片挠性联轴器在角偏转安装条件下运 转, 适应能力强, 弹性柱销联轴器在偏转 2°情况下 运转 2 小时后, 弹性圈全部损坏, 而钢片挠性联轴器 运动正常, 无损坏现象;作者简介: 徐启清 机械工业部上海材料研究所工程师传动技术 D r ive Sy stem T ech n ique — 39 —3?99的拉伸或压缩压力和质量离心力应力都随转速而变化。 安装运行工况一定时, ( 1) 、( 2) 、( 4) 均属于不变 应力。 弯矩M 使钢片产生弹性推力, 且在轴每转一圈时应力循环变换一次。 大量实践证明: 钢片挠性联轴器的主要失效不是由于钢片组件传扭能力不 足, 而是钢片和螺栓在交变循环复合应力作用下的 疲劳所致。2. 钢片应力的危险区域:根据杆件受弯时支点处应力最大原理可知: 螺 栓夹紧处最外层的钢片夹紧圈边缘点 (即支点) 为危 险点。 而夹紧力不足时, 支点外移, 并伴有钢片间滑 移, 可能沿此径折断。 为分散和降低夹紧圈边角处 的应力集中, 应象图 4 所示设计夹紧圈。a. 分开连杆式 b. 连续圆杆式图 2 钢片挠性元件的主要结构型式F ig. 2( 三) 钢片挠性联轴器具有良好的减振作用, 尤 其在转速达 10000 转?分以上振动特别小, 这种良好 性能特别适用于活塞式动力机的传动系统以及矿山 机械、履带式车辆的传动。二、钢片挠性联轴器的设计方法