齒輪聯軸器和滾動聯軸器的分析
通過對齒輪
聯軸器和滾動聯軸器的運動和受力分析,在如下三方面對其性能進行對比分析。
(1)使用維護分析
齒輪聯軸器工作過程中齒面相互接觸,在很大的正壓力作用下并發生滑動摩擦,輪齒接觸面之間不能形成油膜,產生干磨擦現象,輪齒迅速磨損而破壞。當處于正反轉頻繁的工況時,輪齒容易疲勞破壞。
滾動體和滾道采用軸承鋼制造,耐磨性能好;當補償軸向位移、徑向位移和角偏差時,滾動體在滾道上滾動,不易磨損;由于其獨特的結構,不會產生疲勞破壞。滾動聯軸器只需更換滾動體和滾道,更換十分方便,使用和維修方便,成本很低
(2)對設備的影響分析
齒輪聯軸器補償軸向位移、徑向位移和角偏差時,在設備軸之間產生很大的摩擦阻力和附加彎矩,增大設備負荷,增加設備零部件的磨損,影響設備性能。滾動聯軸器補償軸向位移、徑向位移和角偏差時,只產生很小摩擦阻力和附加彎矩,能有效減輕支撐部件的磨損,減小設備負荷,改善設備性能。
(3)摩擦磨損分析
齒輪聯軸器沒有安裝基準,安裝時容易產生較大的徑向位移和角偏差,導致齒輪接觸面摩擦加劇,從而使齒輪聯軸器磨損破壞。采用加熱方法安裝時,齒輪容易退火,嚴重降低其使用壽命。
滾動聯軸器具備安裝基準,容易校準徑向位移和角偏差,防止滾動體與滾動過度摩擦磨損。滾動聯軸器的滾動體、滾道可與聯軸器分開安裝,采用加熱方法安裝,不會影響聯軸器的性能。
齒輪聯軸器具有小型、傳遞扭矩大和吸收聯接誤差能力強等優點,因而被廣泛應用于剛性軸、重載荷特性等傳動場合,但齒輪聯軸器補償軸向位移、徑向位移和角偏差時,齒面之間存在滑動位移,滑動速度較大,使齒輪聯軸器容易磨損破壞,并且對傳動軸產生摩擦阻力和附加彎矩,影響設備性能,增大設備負荷。而滾動聯軸器在補償軸向位移、徑向位移和角偏差時,滾動體在滾道上滾動,相對于滑動,其磨損程度很輕,產生摩擦阻力和附加彎矩也很小,不會對設備產生影響,并且還具備使用壽命長,傳遞扭矩大,維修方便等優點,因此滾動聯軸器是替代齒輪聯軸器的一種理想產品。
齒式聯軸器不對中嚙合力及其對轉子系統動力學特性的影響,得到以下結論:
1)齒式聯軸器不對中嚙合力與聯軸器結構參數、傳遞扭矩和不對中有關;該嚙合力隨著靜態不對中量的增加擬線性變化,而隨著動態振動位移的增加近似分段線性變化,因此不對中聯軸器的剛度并非一個恒定的常數,其與動態振動位移有關,且依賴于靜態不對中.
2)在某些特定不對中狀況下,齒式聯軸器嚙合剛度的主剛度會出現負值,是導致轉子-聯軸器系統失穩的主要因素之一,為實際機組(包含齒式聯軸器)運行中出現的失穩問題提供了一個重要因素.
3)轉子-齒式聯軸器系統的動力學特性表現為:當系統完全對中時,系統的響應只有1倍頻,當存在不對中時,出現2X、3X、4X等倍頻;隨著不對中的增加,倍頻幅值增加.因此不對中使轉子-齒式聯軸器系統的振動變得復雜.
4)在對轉子-齒式聯軸器系統進行不對中故障診斷時,可以通過調節各支承的同心度,監測各倍頻尤其是被公認為不對中主要特征的2倍頻的振動幅值,實現降低轉子振動幅值、減少振動頻率成分的目的。
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