彈性聯(lián)軸器的主要參數(shù)及對(duì)傳動(dòng)裝置的可靠性
一、彈性聯(lián)軸器的主要參數(shù)
(1)額定轉(zhuǎn)矩、較大轉(zhuǎn)矩、許用變動(dòng)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩是指聯(lián)軸器持續(xù)工況或間斷工況時(shí)出現(xiàn)的平均轉(zhuǎn)矩的較大值;較大轉(zhuǎn)矩是指聯(lián)軸器為任何正常工況下產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的較高值(如啟動(dòng)載荷、沖擊載荷、短暫的通過(guò)臨界點(diǎn)),較大轉(zhuǎn)矩肯定會(huì)發(fā)生,但時(shí)間很短。為了防止彈性元件破壞之后,連接軸的斷開(kāi),對(duì)于船舶主推進(jìn)傳動(dòng)裝置上,一般都帶有扭轉(zhuǎn)限位裝置,當(dāng)彈性元件破壞時(shí)可以使兩個(gè)連接軸變成扭轉(zhuǎn)剛性連接,從而保護(hù)船舶的正常運(yùn)行;許用變動(dòng)轉(zhuǎn)矩是指在傳動(dòng)系統(tǒng)在持續(xù)工作的情況下周期性的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)轉(zhuǎn)矩振幅的較大值,由于彈性聯(lián)軸器具有較好的扭轉(zhuǎn)特性,因此能夠很好地改變和優(yōu)化整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)特性,許用變動(dòng)轉(zhuǎn)矩是其調(diào)整扭轉(zhuǎn)特性所允許的較大值。由于環(huán)境溫度對(duì)許用變動(dòng)轉(zhuǎn)矩的影響很大,因此,在計(jì)算分析中,需要考慮梅花型彈性聯(lián)軸器運(yùn)行時(shí)環(huán)境溫度的影響,根據(jù)環(huán)境溫度對(duì)許用變動(dòng)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行修正。
(2)動(dòng)態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度、阻尼系數(shù)、動(dòng)態(tài)徑向剛度動(dòng)態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度是在一個(gè)振動(dòng)周期內(nèi)彈性轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)角振幅之比,可以通過(guò)調(diào)整聯(lián)軸器的動(dòng)態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)整軸系的自振頻率。阻尼系數(shù)表征在共振區(qū)域振動(dòng)的特征參數(shù)。
在傳動(dòng)軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)計(jì)算中,動(dòng)態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度和阻尼系數(shù)是彈性聯(lián)軸器的重要?jiǎng)討B(tài)特性參數(shù)。動(dòng)態(tài)徑向剛度以單位徑向位移所產(chǎn)生的徑向反作用力表示。與聯(lián)軸器主動(dòng)端及從動(dòng)端相連接軸的軸承能夠承受由徑向位移引起的徑向載荷,當(dāng)安裝誤差、軸的跳動(dòng)、熱膨脹、基座變形和連接主機(jī)的振動(dòng)引起的徑向位移過(guò)大時(shí),導(dǎo)致徑向載荷過(guò)大,可能損壞連接兩端軸的軸承。這樣給軸承的性能特性提出了高的要求,選用軸承時(shí)考慮徑向載荷的因素。同時(shí),動(dòng)態(tài)徑向剛度是振動(dòng)分析計(jì)算中的重要參數(shù),它的大小對(duì)振動(dòng)分析的準(zhǔn)確性影響很大,因此本文開(kāi)展了彈性聯(lián)軸器橡膠元件動(dòng)態(tài)徑向剛度計(jì)算方法的研究。
(3)許用軸向位移、許用徑向位移、許用角向位移許用軸向位移主動(dòng)軸端到從動(dòng)軸端相對(duì)于中間平衡位置的較大允許位移量,它是由安裝誤差、軸的竄動(dòng)、熱膨脹或者基座變形等因素造成的,軸的軸向位移會(huì)使聯(lián)軸器的主動(dòng)軸端和從動(dòng)軸端在軸向產(chǎn)生軸向反作用力,而軸向反作用力也要由于聯(lián)軸器主動(dòng)端和從動(dòng)端相連接軸的軸承來(lái)承受;許用徑向位移是聯(lián)軸器主動(dòng)軸端到從動(dòng)軸端對(duì)軸線垂直方向穩(wěn)定不變的,緩慢變化的或者周期性變化的較大允許位移量;許用角向位移是聯(lián)軸器主動(dòng)軸端與從動(dòng)軸端沿軸線的較大允許相對(duì)偏轉(zhuǎn)角。
(4)許用功率損耗許用功率損耗是指彈性聯(lián)軸器在工作的時(shí)候,所能夠承受的功率損失的較大值。由于機(jī)械傳動(dòng)過(guò)程中,總會(huì)發(fā)生功率的損耗,而彈性聯(lián)軸器在傳遞轉(zhuǎn)矩和功率的過(guò)程中,發(fā)生功耗的主要原因是振動(dòng)的作用,并且這些功耗很多都成為熱量。由于橡膠的散熱性不好、耐熱性差,溫度過(guò)高會(huì)使橡膠發(fā)生損壞。另外橡膠元件溫度過(guò)高,可能導(dǎo)致動(dòng)態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度的下降,可能會(huì)發(fā)生共振的嚴(yán)重問(wèn)題。因此,彈性聯(lián)軸器橡膠彈性元件損壞的主要原因是功率損耗過(guò)多。許用功耗值也成為衡量彈性聯(lián)軸器動(dòng)態(tài)性能的重要指標(biāo)。在彈性聯(lián)軸器設(shè)計(jì)時(shí)一 定要考慮功率損失問(wèn)題,為了增強(qiáng)橡膠元件的散熱性,橡膠元件有時(shí)會(huì)設(shè)有輔助通風(fēng)孔,通風(fēng)孔的設(shè)置加強(qiáng)了橡膠元件的散熱效果,在一 定程度上保 證了橡膠元件的功能。
二、彈性聯(lián)軸器對(duì)傳動(dòng)裝置的工作可 靠性
大功率柴油機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的不均勻性對(duì)傳動(dòng)裝置的工作可 靠性和壽命有重大影響。對(duì)多缸柴油機(jī)來(lái)說(shuō),由于以下四方面原因的存在:(1)柴油機(jī)氣缸內(nèi)爆發(fā)壓力所產(chǎn)生的激振力矩是脈沖式周期變化的;(2)柴油機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的質(zhì)量及慣性所產(chǎn)生的激振力矩是周期變化的;(3)接受功率部件所吸收的轉(zhuǎn)矩不是定值而產(chǎn)生的激振力矩是隨機(jī)變化的;(4)各缸功率不均衡偏差的客觀存在及其分布的隨機(jī)性導(dǎo)致柴油機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生隨機(jī)波動(dòng)性等,致使柴油機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的不均勻性是無(wú)法避免的。其實(shí)際輸出值是由其輸出轉(zhuǎn)矩的平均值和一系列不同振幅、不同頻率和不同初相位的簡(jiǎn)諧力矩疊加而鬧習(xí)。在某些工況,柴油機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的瞬時(shí)峰值甚至是其平均值的5一6倍,或者多。尤其是大功率柴油機(jī)由于其輸出轉(zhuǎn)矩大,致使其輸出轉(zhuǎn)矩的瞬時(shí)峰值非常大,進(jìn)而使其后的車(chē)輛傳動(dòng)裝置的工作條件十 分惡劣,從而導(dǎo)致傳動(dòng)裝置動(dòng)負(fù)荷大,壽命降低。為了改變柴油機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的不均勻性,柴油機(jī)內(nèi)部均裝有扭振減振器,但仍不能滿足車(chē)輛傳動(dòng)裝置的工作要求。為了改變傳動(dòng)裝置的工作條件、延長(zhǎng)其使用壽命,一般在柴油機(jī)與傳動(dòng)裝置之間安裝具有減振性能的彈性聯(lián)軸器,從而達(dá)到衰減柴油機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的不均勻性。經(jīng)使用表明:裝有彈性聯(lián)軸器比剛性聯(lián)接的車(chē)輛傳動(dòng)裝置,其故障率明顯降低、壽命大 大延長(zhǎng)。目前,梅花型彈性聯(lián)軸器種類(lèi)豐富,選用何種彈性聯(lián)軸器能夠與柴油機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)達(dá)到良好的匹配需從理論和試驗(yàn)研究來(lái)確定。以下針對(duì)某一具體柴油機(jī)和某動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng),分別采用硫化橡膠齒彈性聯(lián)軸器、橡膠齒套彈性聯(lián)軸器和兩種蓋斯林格彈性聯(lián)軸器進(jìn)行減振試驗(yàn)研究,目的是探求用于車(chē)輛傳動(dòng)裝置的四種聯(lián)軸器對(duì)柴油機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩不均勻性的衰減效果及其變化規(guī)律。這種研究對(duì)比,還很少見(jiàn)諸文獻(xiàn)。