联轴器的功能要求和分类

机器由动力机—传动—工作机—控制器四个主要部分组成。联轴器是用来连接其中两轴或轴与回转体，以传递运动和转矩为基本功能的通用部件。

联轴器（图1-1）的两个半联轴器1、2用轴毂连接固装在主、从动轴上，在用连接件3、4、5、6（刚体、弹性体）将两个半联轴器连接起来，形成刚性联轴器和挠性联轴器。前者只起连接两轴传递运动和扭矩，不具备其它功能。用金属或非金属弹性元件连接的两个半联轴器，分别称为具有金属弹性元件的挠性联轴器和非金属弹性元件的挠性联轴器，它们利用弹性元件的变形来补偿两轴线的相对偏移，同时具有不同程度的减震、缓冲和改善传动系统工作特性的功能。能起过载安全保护作用的称为安全联轴器。所有联轴器只能在停机状态下通过装拆才能使两半联轴器结合或分离。

图1-1球窝轴向限位挠性膜片联轴器

1/2:主/从动半联轴器 5:中间节 3/4:输入/输出端护套 6:膜片、螺栓组

为了便于设计和选用联轴器，我国已制定了GB/T12458-2003《机械式联轴器分类》的国家标准。分类标准规定，其分类有以下五个层次:

1)类别：联轴器按其是否具有两轴线相对偏移的补偿功能和安全保护功能分为四类。

2)组别：联轴器按其补偿两轴线的相对偏移原理分为三组。

3)品种：联轴器按不同工作原理、结构、材料和特性来划分品种并命名。

4)形式：根据连接、安装、配套、安全、润滑等需要同一种联轴器结构不变的前提下，由基本型派生出不同的形式。

5)规格：根据联轴器的尺寸和其所能长期传递的公称转矩Tn,由小到大用阿拉伯数字排序。它们的类别、组别、品种和型号均用其汉语拼音字母为代号。

联轴器的标记方法及其与轴的连接

其中，1处为联轴器的型号、名称；6处为标准号；中间分子、分母上分别标注主、从动端的相应代号及尺寸；2处标注轴孔形式代号；3处标注键槽形式代号；4处标注轴孔直径；5处标注轴孔配合长度；若主、从动端的轴孔和键槽形式及尺寸相同时，则居中只标记一端，另一端省略不写。Y型轴孔、A型键槽的代号在标记中省略不写。

若用矩形花键孔连接时，则2、3、4处按GB/T1144-2001《矩形花键》规定标记；用圆柱直齿渐开线花键连接时，2、3、4处按GB/T3478.1-1995规定标记；用胀紧套连接时，2、3、4处按JB/T7934-1999规定标记；油压装卸过盈连接时，因无键槽，故3处不标。

例1-1：UL5轮胎式联轴器。主动端Y型轴孔，A型键槽，d1=28mm，L=62mm。从动端：J1型轴孔，B型键槽，d2=32mm，L=60mm。

标记中的型号由组别代号、品种代号、形式代号和规格代号和规格代号组成；其中前三个代号取其名称的第一汉语拼音字母代号，如有重复时则取第二个字母，或名称中第二、三个字的第一、第二汉语拼音字母，或选其名称中具有特点字的第一、第二汉语拼音字母，以在同一组别、同一品种、同一形式中相互间不得重复为原则。规格代号则以其公称转矩系列顺序号表示。

联轴器的公称转矩Tn是根据系列化要求设计每一规格联轴器所能长期传递的主要参数，其规格是按GB/T321-2005《优先数和优先系数》中R5、R10、R20；1系列的值[由（0.10~1.6）×106按R5排列]应优先于2系列的值[由（1.0~2.0）×106按R10排列]，2系列的值又应优先于3系列的值[由（1.0~2.0）×106按R20排列]。公称转矩值应符合GB/T3507-1983的规定。

联轴器的轴孔形式、连接形式及主要尺寸，主要取决于所连接轴的形式及尺寸。在进行联轴器选择时，以其传递扭矩的大小、结构和轮毂强度为依据，确定其轴孔形式、直径范围和轴孔长度，国外企业每一规格联轴器只有一种轴孔长度，以利于专业化生产，因为轴孔是与轴伸配套的，所以轴孔也应该符合轴伸标准GB/T756-1990，GB/T757-1993，GB/T1569-1990和GB/T1570-1990。

联轴器的轴孔形式、与轴的连接形式及尺寸一般应遵照GB/T3852-1997的规定。

联轴器的轴孔形式有七种，分别为长圆柱形轴孔（Y型）、有沉孔的短圆柱形轴孔（J型）、无沉孔的短圆柱形轴孔（J1型）、有沉孔的长圆锥形轴孔（Z型）、无沉孔的长圆锥形轴孔（Z1型）、有沉孔的短圆锥形轴孔（Z2型）和无沉孔的短圆锥形轴孔（Z3型）。

联轴器轴孔与轴的连接形式有十一种，其中圆柱形轴孔有：单平键槽（A型）、120°布置双平键槽（B型）、180°布置双平键槽（B1型）、普通切向键槽（D型）、矩形花键（按GB/T1144-2001）、圆柱直齿渐开线花键（按GB/T3478.1-1995）、圆柱形过盈连接（U型）、阶梯圆柱形过盈连接（U1型）、胀紧套连接（Z2型、Z3型按JB/T7934-1999）；用于圆锥形轴孔有：单平键槽（C型，锥度10：）、圆锥过盈连接（UZ型、孔锥度按JB/T6136-1992）。

联轴器的类型选择及选择计算

联轴器的类型选择就是根据机器工作的需要正确地选择联轴器联轴器的类别、品种及其结构形式。

选择适合于某一传动系统的最佳联轴器并不容易，这是因为联轴器工作的好坏，除与其本身的结构、几何尺寸和特征参数有关外，还与其所处传动轴系的动力特性、载荷情况、安装和维护等因素有关。

如何选择比较恰当的联轴器，是一个关系到整个机械的工作性能、使用寿命、维护和经济性的重要问题。选择联轴器时需要参考以下几方面因素。

1)联轴器所连接两轴的相对偏移

联轴器所连接的两轴，由于制造和安装误差、受载和温差变形、运行磨损引起间隙以及两轴设计的特殊要求等因素导致两轴的相对偏移是难以避免的。因而，联轴器对相对偏移补偿能力是选型时首先要考虑的因素。刚性联轴器只适用于两轴能精确对中的场合；当所连两轴的相对偏移较大时应选用挠性联轴器，且应针对所连两轴相对偏移的性质（径向，轴向或角向）和大小，选用具有相应补偿能力的联轴器。表1-1给出了一些联轴器允许的两轴相对偏移量，供选型时参考。

无弹性元件的挠性联轴器（例如鼓形齿联轴器）是借助中间运动副，使两半联轴器做相对运动来补偿相对偏移的，因而有一定摩檫、磨损和功率消耗，其工作性能与其润滑和维护条件有关，它具有较大的相对偏移补偿能力和承载能力，但无减震和缓冲能力。金属或非金属弹性元件的挠性联轴器，（例如膜片联轴器、弹性柱销联轴器）是利用中间弹性元件的弹性变形来使两半联轴器产生相对运动，以补偿两轴的相对偏移。其偿能力和承载能力均低于无弹性元件的挠性联轴器，但均有减振、缓冲能力，金属弹性元件的承载能力高于非金属元件，但减振、缓冲功能较差。（随着金属弹性元件材料的提升，目前金属元件的联轴器承载能力已大大提高）。

2)联轴器的载荷特性

动力机到工作机之间，通过数个不同形式或规格的联轴器将主、从动端连接起来，形成轴系传动系统，动力机和工作机的机械特性（机械的力能参数T、P和相应运动参数ω、t之间的关系）对整个传动轴系有重大影响。动力机由于工作原理和结构的不同，均将使包括联轴器在内的传动系统所承受的载荷有很大的差异，因此有严重冲击载荷和长期波动载荷时，应选择具有缓冲减振功能的联轴器，以达到削减尖峰载荷和扭转振动以及调整系统固有频率、防止共振的目的。

3)联轴器的工作转速

联轴器工作转速的大小直接关系到联轴器各零件的离心力和弹性元件变形的大小，过大的转速将会导致磨损增加、润滑恶化、连接松动。联轴器额需用转速范围是根据联轴器不同材料强度所允许的线速度和最大外缘尺寸，经计算确定的。不同材料、品种和规格的联轴器的许用转速范围不同，在高速运转时应选用平衡精度高的联轴器，如金属膜片联轴器、齿式联轴器等，而不宜选用非金属弹性元件的挠性联轴器，因为高速时非金属弹性元件会产生较大的非工作形变。

4)联轴器的传动精度

对于精密传动和伺服传动，要求联轴器所连两轴在任何情况下均应同步转动，应选用刚性联轴器或金属膜片联轴器，大多数挠性联轴器的传动精度均低于刚性联轴器。

高速低弯矩全息动平衡联轴器

5)联轴器的外廓尺寸、安装和维护

联轴器的外廓尺寸必须容纳在机组允许的安装和拆卸空间内。在满足使用要求的条件下，应选择制造工艺性好、装拆方便、调整容易、维护简单、更换易磨损件不需要移动所连两轴的联轴器。大型机组因难于调整所连两轴的对中精度，应选用寿命长、更换易损件方便的挠性联轴器。在高空、井下等不方便维护作业的场所或长期运转、不易停机的场所，应选用不需润滑或维护周期长、维护简便的联轴器，以减少非工作时间，提高生产效益。

矿井风机膜片联轴器

6)工作环境

选择联轴器及其保护措施时必须考虑其工作环境，如温度、湿度、水、蒸汽、粉尘、酸碱、油、腐蚀介质和辐射等。在高低温、酸碱和腐蚀介质环境中，应选用金属弹性元件或者以尼龙、聚氨酯为弹性元件材料的挠性联轴器，而不宜选用以普通橡胶为弹性元件材料的挠性联轴器，前者耐腐蚀性、耐高低温、耐磨性和强度都高于橡胶，但弹性和阻尼性能不及橡胶。

联轴器的品种、形式、规格和材料、制造工艺、精度和平衡等级的不同，其制造成本往往相差甚远。选用联轴器时，应根据具体工作要求，综合考虑上述几个方面的因素，选择合适的联轴器。

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