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蛇形簧型聯(lián)軸器的概述及結(jié)構(gòu)特點分析【一】、蛇形簧型聯(lián)軸器的概述
由于蛇形簧型聯(lián)軸器具有的彈性元件，彈性元件能夠產(chǎn)生較大彈性變形和阻尼作用，因此蛇形簧型聯(lián)軸器除了能補償兩軸的相對位移外，還能引起緩沖和吸振的作用。
機械傳動過程中，傳動軸系傳遞的載荷常常會發(fā)生變化，引起載荷的變化原因不一，如電機轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定、工作機的載荷不穩(wěn)定和軸系中由于轉(zhuǎn)動部件不平衡產(chǎn)生的離心力引起的動載荷都可能引起載荷的變化。載荷的變化很多時候體現(xiàn)為周期載荷、沖擊載荷和無規(guī)律變化的載荷，而蛇形簧型聯(lián)軸器能夠適應(yīng)載荷的波動，具有緩沖和減振的能力，主要與蛇形簧型聯(lián)軸器的剛度和阻尼有關(guān)。
蛇形簧型聯(lián)軸器的剛度包括徑向剛度、軸向剛度和扭轉(zhuǎn)剛度。而在實際工程中，載荷變化常常是因為扭矩波動引起扭轉(zhuǎn)振動的，所以蛇形簧型聯(lián)軸器影響較主要的剛度是扭轉(zhuǎn)剛度。一般情況下，在軸系傳動中，系統(tǒng)的其他零部件的剛度都會比蛇形簧型聯(lián)軸器的剛度大很多，因此，在簡化的情況下，假設(shè)其他零部件的彈性為零，僅考慮蛇形簧型聯(lián)軸器的彈性。用蛇形簧型聯(lián)軸器的扭轉(zhuǎn)剛度作為傳動軸系的扭轉(zhuǎn)剛度。
常用的蛇形簧型聯(lián)軸器的扭轉(zhuǎn)剛度K為定值，稱為等剛度蛇形簧型聯(lián)軸器，其相對轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)矩成線性比例關(guān)系。當(dāng)K不為定值時，稱為變剛度蛇形簧型聯(lián)軸器，變剛度蛇形簧型聯(lián)軸器的剛度隨扭矩增大而增加。變剛度蛇形簧型聯(lián)軸器主要適用于有強烈振動的傳動軸系中，當(dāng)軸系接近發(fā)生共振時，剛度隨扭矩增大而增大，通過改變傳動軸系的固有頻率與振動頻率之間的關(guān)系來避免共振。
雖然蛇形簧型聯(lián)軸器一般都具有緩沖和吸振功能，但具有某一定值剛度的蛇形簧型聯(lián)軸器，并不是在任意的變扭矩作用下都能產(chǎn)生減振的效果，有時反而會引起加強烈的振動。因此，只有蛇形簧型聯(lián)軸器的剛度與整個傳動軸系的其他參數(shù)和載荷協(xié)調(diào)時，才能產(chǎn)生減振的效果。對于某一己定的傳動軸系，轉(zhuǎn)動慣量和固有頻率能夠得到，如果己知所傳扭矩的變化規(guī)律，如振幅和頻率等，就能建立其軸系在扭轉(zhuǎn)振動的微分方程，對該方程求解，即可得到所需蛇形簧型聯(lián)軸器剛度。為了便于求解運動微分方程，需要對傳動軸系中蛇形簧型聯(lián)軸器的主動和從動兩側(cè)的轉(zhuǎn)動慣量和剛度力學(xué)模型進(jìn)行簡化。通常比較典型的是簡化為兩個等效的圓盤，配置在蛇形簧型聯(lián)軸器的兩側(cè)。
蛇形簧型聯(lián)軸器在工作中，周期載荷是機械傳動中一種比較典型的載荷形式。為了避免發(fā)生共振，周期載荷的變化頻率與傳動軸系的固有頻率要錯開。方法是改變周期載荷的變化頻率或者改變軸系的變化頻率。因為載荷的變化頻率與主軸的轉(zhuǎn)速有關(guān)，而轉(zhuǎn)速是機械性能參數(shù)，一般不能隨意改變。所以一般是通過改變軸系的固有頻率來達(dá)到不發(fā)生共振的目的，而改變軸系的固有頻率一般是改變軸系的轉(zhuǎn)動慣量或剛度，轉(zhuǎn)動慣量與機械結(jié)構(gòu)有關(guān)，通過改變轉(zhuǎn)動慣量很難實現(xiàn)，而軸系的剛度很容易改變。所以改變蛇形簧型聯(lián)軸器就是為了改變軸系的剛度來實現(xiàn)避開共振的目的。
【二】、圓弧端齒蛇形彈簧聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)特點分析
在大功率機車驅(qū)動系統(tǒng)中，由于大的驅(qū)動力矩和結(jié)構(gòu)空間的限制，常采用彈性端齒連接的蛇形彈簧聯(lián)軸器。
蛇形彈簧聯(lián)軸器的端齒齒形分布通常采用三種方式：十字型端齒，徑向直齒端齒，圓弧端齒，三種方式的齒形斷面均為梯形。
相對于其它幾種齒形端面，圓弧端齒主要具有以下優(yōu)點：高剛性，當(dāng)凹齒與凸齒嚙合在一起時，輪齒間接觸面是相當(dāng)均勻連續(xù)，而且齒盤有多少對輪齒便有多少對齒接觸面，接觸面積大，因此齒盤就能承受較高的載荷而且具有很高的剛性。
自動對心，由于端面弧齒盤的輪齒齒形由外向內(nèi)沿其弧度均勻縮小，且輪齒以端齒盤的中心軸對稱。在各齒向心力的作用下，兩端齒盤實現(xiàn)自動對心。
此外，圓弧端齒蛇形彈簧聯(lián)軸器較前兩種齒形具有結(jié)構(gòu)緊湊、嚙合精度高、傳遞力矩大，并便于設(shè)計、制造、安裝等一系列優(yōu)點。
采用圓弧r端齒蛇形彈簧聯(lián)軸器的兩個半軸體采用等離子焊接成一體，蛇形彈簧聯(lián)軸器的端齒盤采用圓弧端齒盤，蛇形彈簧聯(lián)軸器端齒盤(端齒盤1)和齒輪軸端齒盤(端齒盤2)的齒形曲率半徑相等，且各齒沿圓周均勻分部，均布精度高，這樣端齒盤1和端齒盤2就可以緊密的配合。端齒盤1和端齒盤2通常要求能互相著色的齒數(shù)要達(dá)到90%，著色面積占工作面積的75，以保證各個齒在傳遞扭矩時，可以均勻受力。
圓弧端齒蛇形彈簧聯(lián)軸器較早應(yīng)用于飛機發(fā)動機，其高速、大功率的優(yōu)點在飛機發(fā)動機的應(yīng)用過程中很好的體現(xiàn)出來。相對于鐵路行業(yè)，飛機發(fā)動機中的圓弧端齒蛇形彈簧聯(lián)軸器轉(zhuǎn)速高、功率大，因此其運行工況加惡劣。由此可以看出，圓弧端齒蛇形彈簧聯(lián)軸器能夠很好的滿足高速、重載、大功率的運行要求，能夠滿足當(dāng)前鐵路運輸中機車驅(qū)動系統(tǒng)對蛇形彈簧聯(lián)軸器的性能要求。
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