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齿轮联轴器运动和受力分析

2017-10-26 14:46:13

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,因此应用十分广泛。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专利产品,具有传递扭矩能力强,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,能有效减轻支撑部件的磨损,减小设备负荷,改善设备性能。

(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,轮齿迅速磨损而破坏。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,耐磨性能好;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,换十分方便,使用和维修方便,成本很低。