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)濟指標(biāo)提出了愈來愈高的要求。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)展起來的。鼓形齒聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)基本上是對稱的。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)兩個軸線間的較大偏角。鼓形齒聯(lián)軸器在生產(chǎn)實踐中發(fā)揮著重要的作用。它可以補償兩聯(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械基礎(chǔ)部件，其功用是將主動軸和從動軸聯(lián)接起來，傳遞轉(zhuǎn)矩使兩軸一同轉(zhuǎn)動。在特殊工況下如玻璃工業(yè)攪拌機用鼓形齒聯(lián)軸器，由于鼓形齒的受力狀態(tài)是一個多齒接觸，非線性問題，傳統(tǒng)的計算模型與工程實際存在較大的偏差，齒面疲勞損壞及連接螺栓孔變形等失效問題仍是迫切需要研究解決的問題。

彈性聯(lián)軸器動力特性實驗在由交流電動機、增速器、平臺及電氣控制系統(tǒng)組成的旋轉(zhuǎn)實驗器上進行。整個彈性聯(lián)軸器動力特性實驗系統(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實驗系統(tǒng)的作用，只不過所傳遞的扭矩十分有限。彈性聯(lián)軸器是通過套齒花鍵的加工以及裝配，來保證彈性軸與轉(zhuǎn)接套齒間的套齒花鍵連接為松動連接的。實驗系統(tǒng)的測量系統(tǒng)包括彈性聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)速測量、軸承的溫度測量和系統(tǒng)的動態(tài)特性測量，其中動態(tài)特性測量包括支座的振動加速度測量和彈性軸的位移測量。沿彈性聯(lián)軸器的軸向布置多個電渦流式位移傳感器，測量各測點撓度隨轉(zhuǎn)速的變化。在支承試驗器轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的兩個支座上安裝加速度傳感器，測量支座的振動加速度隨轉(zhuǎn)子系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)速度的變化。轉(zhuǎn)速和溫度測量分別是通過光電傳感器和焊接在軸承外環(huán)上的熱電偶實現(xiàn)的。

利用交流電動機驅(qū)動，緩慢增加彈性聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)速，在振動水平較高，例如通過臨界轉(zhuǎn)速階段，快速越過。為彈性聯(lián)軸器上一個測點的位移隨彈性軸轉(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)，測點的位移存在一個明顯的峰值，其對應(yīng)的轉(zhuǎn)速約為30000r/min。同時，該測點在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為30000r/min附近的相位變化也接近180°因此判定這個轉(zhuǎn)速為彈性聯(lián)軸器的臨界轉(zhuǎn)速。彈性聯(lián)軸器動力特性實驗系統(tǒng)兩個支座的振動加速度隨轉(zhuǎn)子系統(tǒng)轉(zhuǎn)速變化的曲線，支座振動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)計這種彈性聯(lián)軸器時，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連接，以實現(xiàn)彈性軸為浮動軸的設(shè)計概念。被連接兩軸僅存在小的相對彎轉(zhuǎn)變形是彈性聯(lián)軸器的正常工作狀態(tài)。由于設(shè)計不當(dāng)，轉(zhuǎn)子振動過大，導(dǎo)致相對彎轉(zhuǎn)變形過大，這時松動連接轉(zhuǎn)變?yōu)槿嵝赃B接，而這種改變有可能導(dǎo)致彈性軸動態(tài)特性的完全改變。