鼓形齒聯(lián)軸器承載能力

隨著近代工業(yè)技術(shù)的高度發(fā)展，對(duì)鼓形齒聯(lián)軸器的承載能力、可靠性、效率、圓周速度、體積和重量等技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)提出了愈來(lái)愈高的要求。鼓形齒式聯(lián)軸器就是在直齒齒式聯(lián)軸器的基礎(chǔ)上為滿足大傾角、變傾角、小尺寸和高可靠性等技術(shù)要求發(fā)展起來(lái)的。鼓形齒聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)基本上是對(duì)稱的。從齒頂方向看外齒軸套上的齒為鼓形齒，齒厚從中心到兩邊逐漸減小，與它相嚙合的內(nèi)齒圈上的齒為直齒。由于外齒軸套齒頂和齒面都是弧形的，因此整個(gè)聯(lián)軸器是雙活節(jié)的，并且是撓性的，這樣就可以適應(yīng)兩個(gè)軸線間的較大偏角。鼓形齒聯(lián)軸器在生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)揮著重要的作用。它可以補(bǔ)償兩聯(lián)接軸因軸線不重合引起的角誤差，軸向和徑向安裝誤差，允許兩軸有一定的位移。

研究鼓形齒聯(lián)軸器的背景，聯(lián)軸器是一種重要的機(jī)械基礎(chǔ)部件，其功用是將主動(dòng)軸和從動(dòng)軸聯(lián)接起來(lái)，傳遞轉(zhuǎn)矩使兩軸一同轉(zhuǎn)動(dòng)。在特殊工況下如玻璃工業(yè)攪拌機(jī)用鼓形齒聯(lián)軸器，由于鼓形齒的受力狀態(tài)是一個(gè)多齒接觸，非線性問(wèn)題，傳統(tǒng)的計(jì)算模型與工程實(shí)際存在較大的偏差，齒面疲勞損壞及連接螺栓孔變形等失效問(wèn)題仍是迫切需要研究解決的問(wèn)題。

彈性聯(lián)軸器動(dòng)力特性實(shí)驗(yàn)在由交流電動(dòng)機(jī)、增速器、平臺(tái)及電氣控制系統(tǒng)組成的旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)器上進(jìn)行。整個(gè)彈性聯(lián)軸器動(dòng)力特性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，增速器和彈性聯(lián)軸器間采用尼龍繩連接，這種尼龍繩本身也是一種彈性聯(lián)軸器，起著傳遞扭矩和保護(hù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的作用，只不過(guò)所傳遞的扭矩十分有限。彈性聯(lián)軸器是通過(guò)套齒花鍵的加工以及裝配，來(lái)保證彈性軸與轉(zhuǎn)接套齒間的套齒花鍵連接為松動(dòng)連接的。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的測(cè)量系統(tǒng)包括彈性聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)速測(cè)量、軸承的溫度測(cè)量和系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性測(cè)量，其中動(dòng)態(tài)特性測(cè)量包括支座的振動(dòng)加速度測(cè)量和彈性軸的位移測(cè)量。沿彈性聯(lián)軸器的軸向布置多個(gè)電渦流式位移傳感器，測(cè)量各測(cè)點(diǎn)撓度隨轉(zhuǎn)速的變化。在支承試驗(yàn)器轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的兩個(gè)支座上安裝加速度傳感器，測(cè)量支座的振動(dòng)加速度隨轉(zhuǎn)子系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)速度的變化。轉(zhuǎn)速和溫度測(cè)量分別是通過(guò)光電傳感器和焊接在軸承外環(huán)上的熱電偶實(shí)現(xiàn)的。

利用交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，緩慢增加彈性聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)速，在振動(dòng)水平較高，例如通過(guò)臨界轉(zhuǎn)速階段，快速越過(guò)。為彈性聯(lián)軸器上一個(gè)測(cè)點(diǎn)的位移隨彈性軸轉(zhuǎn)速變化的曲線，從中可以看出，在轉(zhuǎn)子系統(tǒng)轉(zhuǎn)速0～40000r/min范圍內(nèi)，測(cè)點(diǎn)的位移存在一個(gè)明顯的峰值，其對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速約為30000r/min。同時(shí)，該測(cè)點(diǎn)在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為30000r/min附近的相位變化也接近180°因此判定這個(gè)轉(zhuǎn)速為彈性聯(lián)軸器的臨界轉(zhuǎn)速。彈性聯(lián)軸器動(dòng)力特性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)兩個(gè)支座的振動(dòng)加速度隨轉(zhuǎn)子系統(tǒng)轉(zhuǎn)速變化的曲線，支座振動(dòng)加速度的峰值也位于30000r/min轉(zhuǎn)速附近，其中支座2的振在設(shè)計(jì)這種彈性聯(lián)軸器時(shí)，一般是保證其在工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)不存在臨界轉(zhuǎn)速，因此轉(zhuǎn)接套齒和彈性軸間的連接為松動(dòng)連接，以實(shí)現(xiàn)彈性軸為浮動(dòng)軸的設(shè)計(jì)概念。被連接兩軸僅存在小的相對(duì)彎轉(zhuǎn)變形是彈性聯(lián)軸器的正常工作狀態(tài)。由于設(shè)計(jì)不當(dāng)，轉(zhuǎn)子振動(dòng)過(guò)大，導(dǎo)致相對(duì)彎轉(zhuǎn)變形過(guò)大，這時(shí)松動(dòng)連接轉(zhuǎn)變?yōu)槿嵝赃B接，而這種改變有可能導(dǎo)致彈性軸動(dòng)態(tài)特性的完全改變。