齿轮联轴器运动和受力分析

由于冶金、矿山、起动运输等设备在环境恶劣和温度变化大的条件下工作，工作过程中设备连接轴之间将发生小量轴向位移、径向位移和角偏差，所使用的联轴器   具备补偿小量轴向位移、径向位移和角偏差的功能。齿轮联轴器基本具备上述功能，因此应用广泛。但在使用中发现，齿轮联轴器使用寿命不长，安装和维修不方便，并且对设备性能有影响。滚动联轴器是在科技攻关项口研究中发明的一种产品，具有传递扭矩，维修方便，使用寿命长的优点，其性能超过齿轮联轴器，是代替齿轮联轴器的一种理想产品。

齿轮联轴器能传递大扭矩，具备补偿小量轴向位移、径向位移和角偏差的功能，因此广泛应用于冶金、矿山、起动运输的设备上，是联轴器家族中应用为广泛的一种联轴器，工作时当两半联轴器和内齿圈的中心线重合，内外齿圈之间没有相对运动，不会产生齿轮之间的滑动磨损，齿轮联轴器处于理想工作状态。而实际工作过程中，齿轮联轴器需要补偿小量轴向位移、径向位移和角偏差。

当齿轮联轴器补偿轴向位移，内外齿轮作相对运动，在传动轴上作用滑动摩擦阻力；当补偿径向位移和角偏差时，两半联轴器与内齿圈的中心线不重合，一种为只有一个半联轴器中心线与内齿圈中心线的角偏差都为a，另一种为两半联轴器中心线存在径向偏差a即两半联轴器中心线都与内齿圈中心线的角偏差为。

发生上述情况的原因主要有两种：

1)设备工作环境恶劣、温度变化大，例如炼钢厂的轧钢设备等，处于高温状态下工作，设备由于温度升高而膨胀，设备轴之间将产生轴向位移、径向位移和角偏差。

2)设备安装时，设备传动轴之间存在径向位移和角偏差。由于齿轮联轴器没有安装基准，工人安装时，不能对两半联轴器的径向位移和角偏差进行校准，容易产生较大的径向位移和角偏差。

通过对齿轮联轴器和滚动联轴器的运动和受力分析，在如下三方而对其性能进行对比分析。

(1)对设备的影响分析

齿轮联轴器补偿轴向位移、径向位移和角偏差时，在设备轴之间产生很大的摩擦阻力和附加弯矩，增大设备负荷，增加设备零部件的磨损，影响设备性能。

滚动联轴器补偿轴向位移、径向位移和角偏差时，只产生很小摩擦阻力和附加弯矩，能减轻支撑部件的磨损，减小设备负荷，设备性能。

(2)摩擦磨损分析

齿轮联轴器没有安装基准，安装时容易产生较大的径向位移和角偏差，导致齿轮接触而摩擦加剧，从而使齿轮联轴器磨损破坏。采用加热方法安装时，齿轮容易退火，严重降低其使用寿命。

滚动联轴器具备安装基准，容易校准径向位移和角偏差，防比滚动体与滚动过度摩擦磨损。滚动联轴器的滚动体、滚道可与联轴器分开安装，采用加热方法安装，不会影响联轴器的性能。

(3)使用维护分析

齿轮联轴器工作过程中齿而相互接触，在很大的正压力作用下并发生滑动摩擦，轮齿接触而之间不能形成油膜，产生干磨擦现象，轮齿磨损而破坏。当处于正反转频繁的工况时，轮齿容易疲劳破坏。

滚动体和滚道采用轴承钢制造，能好；当补偿轴向位移、径向位移和角偏差时，滚动体在滚道上滚动，不易磨损；由于其   的结构，不会产生疲劳破坏。滚动联轴器只需换滚动体和滚道，换方便，使用和维修方便，成本很低。