蛇形簧型聯(lián)軸器的主要參數(shù)及選型方案的考慮{一}、蛇形簧型聯(lián)軸器的主要參數(shù)
(1)額定轉(zhuǎn)矩、較大轉(zhuǎn)矩、許用變動(dòng)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩是指蛇形簧型聯(lián)軸器持續(xù)工況或間斷工況時(shí)出現(xiàn)的平均轉(zhuǎn)矩的較大值；較大轉(zhuǎn)矩是指蛇形簧型聯(lián)軸器為任何正常工況下產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的較高值(如啟動(dòng)載荷、沖擊載荷、短暫的通過(guò)臨界點(diǎn))，較大轉(zhuǎn)矩肯定會(huì)發(fā)生，但時(shí)間很短。為了防止彈性元件破壞之后，連接軸的斷開(kāi)，對(duì)于船舶主推進(jìn)傳動(dòng)裝置上，一般都帶有扭轉(zhuǎn)限位裝置，當(dāng)彈性元件破壞時(shí)可以使兩個(gè)連接軸變成扭轉(zhuǎn)剛性連接，從而保護(hù)船舶的正常運(yùn)行；許用變動(dòng)轉(zhuǎn)矩是指在傳動(dòng)系統(tǒng)在持續(xù)工作的情況下周期性的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)轉(zhuǎn)矩振幅的較大值，由于蛇形簧型聯(lián)軸器具有較好的扭轉(zhuǎn)特性，因此能夠很好地改變和優(yōu)化整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)特性，許用變動(dòng)轉(zhuǎn)矩是其調(diào)整扭轉(zhuǎn)特性所允許的較大值。由于環(huán)境溫度對(duì)許用變動(dòng)轉(zhuǎn)矩的影響很大，因此，在計(jì)算分析中，需要考慮蛇形簧型聯(lián)軸器運(yùn)行時(shí)環(huán)境溫度的影響，根據(jù)環(huán)境溫度對(duì)許用變動(dòng)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行修正。
(2)動(dòng)態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度、阻尼系數(shù)、動(dòng)態(tài)徑向剛度動(dòng)態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度是在一個(gè)振動(dòng)周期內(nèi)彈性轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)角振幅之比，可以通過(guò)調(diào)整蛇形簧型聯(lián)軸器的動(dòng)態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)整軸系的自振頻率。阻尼系數(shù)表征在共振區(qū)域振動(dòng)的特征參數(shù)。
在傳動(dòng)軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)計(jì)算中，動(dòng)態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度和阻尼系數(shù)是蛇形簧型聯(lián)軸器的重要?jiǎng)討B(tài)特性參數(shù)。動(dòng)態(tài)徑向剛度以單位徑向位移所產(chǎn)生的徑向反作用力表示。與蛇形簧型聯(lián)軸器主動(dòng)端及從動(dòng)端相連接軸的軸承能夠承受由徑向位移引起的徑向載荷，當(dāng)安裝誤差、軸的跳動(dòng)、熱膨脹、基座變形和連接主機(jī)的振動(dòng)引起的徑向位移過(guò)大時(shí)，導(dǎo)致徑向載荷過(guò)大，可能損壞連接兩端軸的軸承。這樣給軸承的性能特性提出了高的要求，選用軸承時(shí)考慮徑向載荷的因素。同時(shí)，動(dòng)態(tài)徑向剛度是振動(dòng)分析計(jì)算中的重要參數(shù)，它的大小對(duì)振動(dòng)分析的準(zhǔn)確性影響很大，因此本文開(kāi)展了蛇形簧型聯(lián)軸器橡膠元件動(dòng)態(tài)徑向剛度計(jì)算方法的研究。
(3)許用軸向位移、許用徑向位移、許用角向位移許用軸向位移主動(dòng)軸端到從動(dòng)軸端相對(duì)于中間平衡位置的較大允許位移量，它是由安裝誤差、軸的竄動(dòng)、熱膨脹或者基座變形等因素造成的，軸的軸向位移會(huì)使蛇形簧型聯(lián)軸器的主動(dòng)軸端和從動(dòng)軸端在軸向產(chǎn)生軸向反作用力，而軸向反作用力也要由于蛇形簧型聯(lián)軸器主動(dòng)端和從動(dòng)端相連接軸的軸承來(lái)承受；許用徑向位移是蛇形簧型聯(lián)軸器主動(dòng)軸端到從動(dòng)軸端對(duì)軸線垂直方向穩(wěn)定不變的，緩慢變化的或者周期性變化的較大允許位移量；許用角向位移是蛇形簧型聯(lián)軸器主動(dòng)軸端與從動(dòng)軸端沿軸線的較大允許相對(duì)偏轉(zhuǎn)角。
(4)許用功率損耗許用功率損耗是指蛇形簧型聯(lián)軸器在工作的時(shí)候，所能夠承受的功率損失的較大值。由于機(jī)械傳動(dòng)過(guò)程中，總會(huì)發(fā)生功率的損耗，而蛇形簧型聯(lián)軸器在傳遞轉(zhuǎn)矩和功率的過(guò)程中，發(fā)生功耗的主要原因是振動(dòng)的作用，并且這些功耗很多都成為熱量。由于橡膠的散熱性不好、耐熱性差，溫度過(guò)高會(huì)使橡膠發(fā)生損壞。另外橡膠元件溫度過(guò)高，可能導(dǎo)致動(dòng)態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度的下降，可能會(huì)發(fā)生共振的嚴(yán)重問(wèn)題。因此，蛇形簧型聯(lián)軸器橡膠彈性元件損壞的主要原因是功率損耗過(guò)多。許用功耗值也成為衡量蛇形簧型聯(lián)軸器動(dòng)態(tài)性能的重要指標(biāo)。在蛇形簧型聯(lián)軸器設(shè)計(jì)時(shí)一定要考慮功率損失問(wèn)題，為了增強(qiáng)橡膠元件的散熱性，橡膠元件有時(shí)會(huì)設(shè)有輔助通風(fēng)孔，通風(fēng)孔的設(shè)置加強(qiáng)了橡膠元件的散熱效果，在一定程度上保證了橡膠元件的功能。
{二}、蛇形聯(lián)軸器選型方案的考慮
對(duì)于在船舶（船舶的分類）惡劣環(huán)境下工作的高速重載機(jī)組，一般都采用蛇形聯(lián)軸器來(lái)補(bǔ)償兩軸的偏移。
金屬?gòu)椥栽闲陨咝温?lián)軸器具有很強(qiáng)的位移補(bǔ)償能力，但非金屬?gòu)椥栽妮^高工作溫度不能超過(guò)70℃，遠(yuǎn)不能滿足給水泵實(shí)際工作溫度大于100℃的要求。
這類蛇形聯(lián)軸器能滿足水泵機(jī)組高速、高溫工作要求，也能地補(bǔ)償兩軸的偏移。但由于此水泵采用平衡盤(pán)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)軸向動(dòng)態(tài)平衡的，變工況時(shí)的軸向較大串動(dòng)可達(dá)lmm，這樣，就必然會(huì)把水泵巨大的不穩(wěn)定的軸向力傳遞給汽輪機(jī)，使汽輪機(jī)推力軸承工況惡化，推力瓦塊很易磨損。
單輻輪直齒蛇形聯(lián)軸器能滿足此水泵機(jī)組高速、高溫工作要求，又能滿足水泵軸向串動(dòng)情況，在兩軸中心線保持良好的情況下使用，也是可靠的;但其相對(duì)位移補(bǔ)償能力很差，無(wú)法補(bǔ)償本文所述及的船用汽輪給水泵機(jī)組上較易發(fā)生的兩軸中心線不對(duì)中情況，故曾發(fā)生斷軸事故。
雙輻輪齒式蛇形聯(lián)軸器既具有綜合補(bǔ)償兩軸相對(duì)位移的能力，其中鼓形齒的補(bǔ)償能力比直齒大，又適于重載機(jī)組及高速、高溫條件下工作，變幅固定式起重機(jī)（Ⅲ型）的參數(shù)說(shuō)明是較理想的蛇形聯(lián)軸器。但在國(guó)內(nèi)尚只有臥式使用情況，而無(wú)作垂直傳動(dòng)軸立式蛇形聯(lián)軸器的先例。
一旦雙輻輪齒式蛇形聯(lián)軸器立式安裝，其端蓋與輻輪的剛性平面支撐，使兩軸線偏轉(zhuǎn)不甚活絡(luò)，一定程度上又失去其補(bǔ)償角位移及徑向位移的能力;而高速運(yùn)轉(zhuǎn)又使其端蓋與輻輪產(chǎn)生較大滑動(dòng)摩擦，影響齒套在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中所應(yīng)具備的自動(dòng)對(duì)中性能，并進(jìn)而影響蛇形聯(lián)軸器的使用壽命及可能導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)的不穩(wěn)定。在無(wú)實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)的情況下，均認(rèn)為雙輻輪齒式蛇形聯(lián)軸器不能立式安裝使用。
但筆者從前蘇聯(lián)進(jìn)口的船用汽輪輔機(jī)中卻發(fā)現(xiàn)有多例立式雙輻輪直齒蛇形聯(lián)軸器的應(yīng)用。多年實(shí)際使用證實(shí)，此型立式雙輻輪蛇形聯(lián)軸器使用、可靠，亦未曾給機(jī)組帶來(lái)嚴(yán)重事故。只不過(guò)其所屬汽輪輔機(jī)組的功率、轉(zhuǎn)速等不及本文所述及的汽輪給水泵組，結(jié)構(gòu)上尚不能充分發(fā)揮補(bǔ)償兩軸線不對(duì)中的功能。
綜上分析，在臥式雙輻輪齒式蛇形聯(lián)軸器的基礎(chǔ)上，借鑒國(guó)外立式蛇形聯(lián)軸器的較成熟結(jié)構(gòu)，開(kāi)發(fā)能適于垂直軸傳動(dòng)、補(bǔ)償能力大、性能立式雙輻輪鼓形齒蛇形聯(lián)軸器應(yīng)是我們能做的較佳選擇。
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