各种联轴器特点及应用
2016-01-04
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膜片联轴器与齿式联轴器相比，没有相对滑动，不需要润滑、密封，无噪声，基本不用维修，制造方便，可部分代替齿式联轴器。膜片联轴器在国际上工业发达国家应用已很普通，在我国已制订机械行业标准，最近已修订为新的行业标准：JB/T 9147-1999（代替ZB/T J19022-90）联轴器各转矩间的关系。
膜片联轴器至少由一个膜片和两个轴套组成。膜片被用销钉紧固在轴套上一般不会松动或引起膜片和轴套之间的反冲。有一些生产商提供两个膜片的，也有提供三个膜片的，中间有一个或两个刚性元件，两边再连在轴套上。单膜片联轴器和双膜片联轴器的不同之处是处理各种偏差能力的不同，鉴于其需要膜片能复杂的弯曲，所以单膜片联轴器不太适应偏心。而双膜片联轴器可以同时曲向不同的方向，以此来补偿偏心。
膜片联轴器这种特性有点像波纹管联轴器，实际上联轴器传递扭矩的方式都差不多。膜片本身很薄，所以当相对位移荷载产生时它很容易弯曲，因此可以承受高达1.5度的偏差，同时在伺服系统中产生较低的轴承负荷。膜片联轴器常用于伺服系统中，膜片具有很好的扭矩刚性，但稍逊于波纹管联轴器。另一方面，膜片联轴器非常精巧，如果在使用中误用或没有正确安装则很容易损坏。所以保证偏差在联轴器的正常运转的承受范围之内是非常必要的。选择适合的联轴器是用好联轴器的关键一步，在设计阶段就得考虑选用什么类型的联轴器了。
平行切缝联轴器 平行切缝式联轴器通常由单块金属制成，常用铝，运用螺旋切缝系统来适应偏差和传递扭矩。它们通常有很好的性能且有价格优势，在很多实际运用中，它是首选的产品。单块原材料的设计使它实现了无背隙地传递力矩和无须维护的优势。这里有两个基本的系列：单缝型和多缝型。单缝型有一条连续的多圈的长切缝，这使联轴器具有很好的弹性和很小的轴承负载。它可以承受各种偏差，最适合用于处理角向位移和轴向位移，但平行偏差的承受力较弱，因为要同时把单缝在两不同的方向弯曲，会产生很大的内部压力，从而导致零件过早的损坏。尽管长单缝联轴器能在承受偏差情况下很容易地弯曲，但在扭力负载的下对联轴器的刚性也有同样的影响。扭力负载下过大的回转间隙会影响联轴器的精度并消弱其整体的性能.单缝联轴器是一种经济的选择，最适合用于低扭矩应用中，尤其在连接编码器和其他较轻的仪器中。多切缝联轴器通常有2－3个切缝，以此来对付低扭矩刚性问题。多切缝型虑及到了不减弱承受偏差能力的情况下使切缝变短，短的切缝使联轴器的扭矩刚度增强并交叠在一起，使其能承受相当大的扭矩。这种性能使它适用于轻负荷的应用，比如，伺服电机与丝杠的连接。同时这种性能也不是没有任何负面的作用的：随着切缝尺寸的增加超过单缝型，其轴承负荷也会加大，但大多数情况下，还能足够有效地保护轴承。一些厂商把多切缝型的概念扩大到另一层面上。除了一套多切缝，两套多切缝也同时被使用。多套多切缝使联轴器更具弹性和偏差承受能力。增加尺寸意味着增加承受平行偏差的能力，相比单切缝和单套多切缝联轴器，在平行偏差的情况下，多套多切缝联轴器可以同时弯曲向不同的方向，因此更能适应承受这种偏差。现在大多数的此系列联轴器是用铝做的，但是也有一些厂商提供设计用不锈钢生产。不锈钢联轴器除了耐腐蚀外，同时也增加了扭矩承受能力和刚度，有时能达到两倍于铝制同类产品。然而这种增加的扭矩和刚度也被增加的质量和惯性而抵消。很多时候负面影响也会超过其优点，这样使用户不得不去寻找其他形式的联轴器。在小型电机应用中很大比率的马达扭矩被用来克服联轴器的惯性，这将严重削弱系统的整体性能。
十字滑块联轴器 双十字滑块联轴器,由两个毂和一个中心滑块组成。中心滑块做为一个传递扭矩元件通常由塑料制成，很少情况下由金属制成。中心滑块通过两边呈90°相对分布的卡槽和两侧的毂连接在一起，从而来传递扭矩。中心滑块和毂间用微小的压力进行吻合，这种压力能使联轴器在设备运转中具有无背隙运转。随着使用时间增长，滑块可能会因受到磨损而失去无反冲的功能，但中心滑块并不贵，也很容易更换，更换后仍能发挥其原有的性能。在使用过程中通过中心滑块的滑动来适应相对位移。因为抵抗相对位移的是滑块与毂之间的摩擦力，因此它们之间的轴承负荷不会因相对位移的增加而加大。不像其它的联轴器，它没有能象弹簧一样工作的弹性部件，因此不会因为轴间的相对位移的增加而使轴承负荷加大。无论如何这种系列的联轴器比较物超所值，能选择不同材料的滑块是这种联轴器的一大优势。一些厂商提供多种原材料的选择来适应不同的应用。一般来说，一类材质适用于无背隙、高扭矩刚性和大扭矩的情况下，另一类材质适用于低精度定位、无需无背隙、但有吸震和减噪作用。非金属滑块还有电绝缘作用，可以充当机械保险丝来用。当塑料的滑块损坏后，传递将被完全终止，从而保护贵重的机械零件。这种设计适用于大的平行相对位移（从0.025"到0.100"或更大要看联轴器的尺寸）。联轴器制造商通常提供低于本身能力的处理参数，以增加零件的使用寿命。这种联轴器，仅能适用于小于0.5°的角向相对位移和小于0.005"的轴向位移和不高于转速为4000转/分钟的情况下使用。度数大的角向位移可使其失去匀速特性。分体的三部分设计，限制了它处理轴向位移的能力，比如不可用在推拉式应用中。同时，因为中心滑块是浮动的，两轴运动必须保证滑块不会脱落。
刚性联轴器 刚性联轴器，顾名思义，实际上是一种扭转刚性的联轴器，即使承受负载时也无任何回转间隙，即便是有偏差产生负荷时，刚性联轴器还是刚性传递力矩。如果系统中有任何偏差，则会导致轴、轴承或联轴器过早的损坏，也就是说其无法用在高速的环境下，因为它无法补偿由于高速运转产生高温而产生的轴间相对位移。当然，如果相对位移能被成功的控制，在伺服系统应用中刚性联轴器也会发挥很出色的性能。尽管过去人们不赞成把刚性联轴器用在伺服传动中，但近来由于其高扭矩承受力、刚性和无背隙性能，小规格的铝制刚性联轴器日益多的应用在运动控制领域中。总结选择适合的伺服联轴器是整个系统设计的重要部分，会很大影响到系统的整体性能表现。基于此原因，在设计过程中应尽早地考虑联轴器，并把分别把各种联轴器的和系统的功能目标排列对照，这样可以避免在运动控制的实际运用中经常产生的问题。我们讨论的上述每种联轴器都有其各自的特点，使其可适用于各种不同的应用中。但是，单一品种的联轴器不能适应于每种应用领域中。这使得目前市场上有各种品种的联轴器，给设计工程师选择最适合的联轴器使系统表现最优化且使用寿命长。
波纹管联轴器是用外形呈波纹状的薄壁管（波纹管）直接与两半联轴器焊接或粘接来传递运动的。这种联轴器的结构简单，外形尺寸小，加工安装方便，传动精度高，主要用于要求结构紧凑，传动精度较高的小功率精密机械和控制机构中。波纹管的材料为铜合金（如锡磷青铜QSn6.5-0.5 ）和不锈钢（Cr18Ni9Ti）。
纹管联轴器由两个毂和一个薄壁金属管组成，它们用或焊接或粘结的方式连接在一起。尽管很多其它的材料可用，但不锈钢和镍还是最常用的金属管材料。镍管是用电沉积法完成的。这种方法首先要机加工固体的芯棒，使其成波纹形，利用电镀镍在芯棒上，然后芯棒被化学溶解，从而得到镍的波纹管。这种方法能控制波纹管壁厚的精度，并能得到比其他方法制作的波纹管更薄的壁厚。这种薄壁波纹管使联轴器具有高敏感性和反应迅速，使它成为理想的用于极小且精密的仪器应用中。
