联轴器的作用和理论

在19世纪70年代，使用的柔性联轴器是皮革或链条缠绕在联轴器对半上，这些联轴器传递的马力受到限制。对于大功率的机器，刚性法兰盘铸造、锻造或加工在一个轴上，而刚性联轴器的对半收缩配合在组装好转子后的另一个轴上，这是在轮船螺旋桨驱动或陆地上动力设备中传递高扭矩的唯一方法。

今天，半柔性的联轴器可以传递功率10万马力以上，过去100多年中在这个领域的创造性工程产生了丰富的联轴器型式，对任何目的用途都有多种选择，对于喜欢选择的人，这个领域是非常奇妙的。

理想情况，像输送流体做有用功的这类被驱动机器，应该设计成与驱动机器一体，这样将不需要联轴器或轴对中。这可以在小中型机器上实现，实际也是如此，如叶片轴流式风机，紧凑耦合的泵，和冷冻设备上的离心压缩机。将来会有更多这样的设计，而当下联轴器是普遍存在的。

任何联轴器的目的都是从驱动机器向被驱动机器传送旋转能量，这一点刚性的联轴器在的空间内做的非常好，然而，联轴器具有附加功能，对振动提供阻尼和容纳一定的轴不对中，柔性联轴器处理的会更好，它们吸收更多振动能量，并可以容许更大的变形，同时仍然完成其主要的传送旋转能量的功能。联轴器有第四个功能，即影响系统的固有频率，一个柔性联轴器将降低扭转刚度并降低扭转固有频率，一个刚性联轴器将升高系统的扭转固有频率。柔性联轴器还有第五个功能，它允许启动移动和膨胀而不会使部件过应力，换言之，联轴器有足够的间隙允许和容纳这些移动，尤其在轴向。一些应用或将联轴器作为牺牲部件。总之，联轴器的功能包括：

1.传递能量；

2.阻尼振动；

3.容纳不对中；

4.影响系统的扭转固有频率；

5.允许启动瞬态和膨胀，某些情况下允许联轴器先失效来中断过载。

联轴器通过在旋转方向提供刚性但在另一方向柔性实现这些功能，这个柔性以两种常见的设计之一来获得：

1.带间隙的活动部件

2.只在一个方向弯曲的部件

允许部件之间相互运动以便使轴通过关节连结，联轴器成为系统中的节点。相对运动型的联轴器需要一些润滑剂以避免研磨磨损，用于金属联轴器的油脂是超高压力型，很厚，具有桨糊或蜡的稠度。它们是特殊配制的，在极高的离心力作用下不会分离。油和增稠剂（皂）具有相同的密度，用于弹性联轴器的润滑剂通常是硅润滑脂、皂、或任何其它滑质的与橡胶化学兼容的东西。

间隙型的联轴器可以在其间隙的限度内容许一些角不对中，一些平行不对中，或二者的结合。弯曲元件型联轴器几乎不能接受平行不对中，其设计允许一些绕中心点（即柔性元件的几何中心）的角度变化，对弯曲元件联轴器的合理假设是轴在联轴器的中心交叉。这可能意味着相邻的轴承可能具有异常的载荷，如向上而不是向下，它也可能意味着联轴器可能承担一个轴承的功能。

联轴器对轴的连接用下列装置完成：

•仅固定螺丝钉

•键和固定螺丝钉

•收缩配合

•花键

•液压

仅固定螺丝是不可靠的，但是做起来容易的，联轴器半可以在轴上倾角安装，使其在轴上滑动更容易，用螺丝将它初始固定。轴和联轴器半之间的间隙影响对中和平衡，所有扭矩通过固定螺丝的摩擦传递，它只适用于低功率。应该避免这种安装方法。

增加一个键和键槽会极大改进固定螺丝的情况，现在扭矩的传递是通过键，它受到剪切应力，固定螺丝仅用于固定键和联轴器半的轴向位置，使其不能滑脱。重点是固定螺丝不传递力矩，不在主要能量传递的路径中。键用于稳定负载，非波动的，并且需要频繁拆卸的场合，键槽或使轴和毂减弱。为了质量平衡，好使用两个相同尺寸180°相对的键。

收缩配合是干涉配合，它需要热膨胀来安装联轴器毂，当冷却时，轮毂收缩结合在轴上。如果尺寸和安装合适，收缩配合是可靠的，它消除了键和键槽及其相应的应力升高线。联轴器轮毂以轴为中心，保持了轮毂的平衡。

锥形轴衬具有与收缩配合相同的平衡优势，但是消除了对轮毂的加热。锥形轴衬比收缩配合需要更少的工程和安装技巧，缺点是在装配中有更多部件。

花键取代键并具有相似的功能，花键去除了键的长度对平衡的影响，它们沿轴和轮毂直径分布应力，而不是在一个键上。松的花键配合允许轴向增长，如热膨胀。相比一个简单的键，花键更难在轴上和在轮毂内加工，这大概是它不是很常用的原因。

液压可被用来安装和卸下收缩配合，这实际上不是一个不同的安装方式，它是收缩配合，但是用于安装和卸下的膨胀是用液压实现的，而不是用加热。在这个方面来说，它是更可控的。轴上需要加工流体通路和适配，将液压流体引到界面。在现场操作会导致脏乱，液压流体很可能会溢出。

来源：普迪美状态监测

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