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联轴器百科

万向轴

万向轴利用其机构的特点,使两轴不在同一轴线,存在轴线夹角的情况下能实现所联接的两轴连续回转,并可靠地传递转矩和运动。万向轴的特点是:其结构有较大的角向补偿能力,结构紧凑,传动效率高。不同结构型式万向轴两轴线夹角不相同,一般在5°-45°之间。

万向轴结构型式

万向轴有多种结构型式,例如:十字轴式、球笼式、球叉式、凸块式、球销式、球铰式、球铰柱塞式、三销式、三叉杆式、三球销式、铰杆式等常用的为十字轴式,其次为球笼式。在实际应用中,根据所传递转矩大小,分为重型、中型、轻型和小型。

万向轴用途

用来联接不同机构中的两根轴(主动轴和从动轴),使之共同旋转,以传递扭矩的机械零件。在高速重载的动力传动中,有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。联轴器由两半部分组成,分别与主动轴和从动轴联接。一般动力机大都借助于联轴器与工作机相联接。

万向轴
万向轴

万向轴国标规格

十字轴式万向轴是用量较大的万向轴,轴承是十字轴式万向轴的易损件。几种大型十字轴式万向轴的主要区别在于轴承座和十字叉头的变化,形成不同结构形式。为保证主、从动轴的同步性,实际应用中均采用双联形式,双联的联接方式不外乎焊接或法兰盘通过螺栓联接,中间长短的变化可有多种形式。十字轴式万向轴十字头部件有以下形式:SWC型整体性叉头十字轴式万向轴(JB/T 5513-2006)、SWP型部分轴承座十字轴式万向轴(JB/T 3241-2005)、SWZ型整体轴承座十字轴式万向轴(JB/T 3242-1993)、WS型小型双十字轴式万向轴(JB/T 5901-1991)、WSD型小型单十字轴式万向轴(JB/T 5901-1991)、SWP型十字轴式万向轴用十字包(JB/T 7341.1-2005)、WGC型十字轴式万向轴用十字包(JB/T 7341.2-2006)。以上重型和小型十字轴式万向轴均为通用型,汽车行业不同车型有各自专用十字轴式万向轴或其他品种万向轴。例如轿车选用球笼式万向轴。此外农业机械、工业机械等运动机械产品也均有专用万向轴,起重大多数采用十字轴式万向轴。

万向轴分类

联轴器种类繁多,按照被联接两轴的相对位置和位置的变动情况,可以分为:①固定式联轴器。主要用于两轴要求严格对中并在工作中不发生相对位移的地方,结构一般较简单,容易制造,且两轴瞬时转速相同,主要有凸缘联轴器、套筒联轴器、夹壳联轴器等。②可移式联轴器。主要用于两轴有偏斜或在工作中有相对位移的地方,根据补偿位移的方法又可分为刚性可移式联轴器和弹性可移式联轴器。刚性可移式联轴器利用联轴器工作零件间构成的动联接具有某一方向或几个方向的活动度来补偿,如牙嵌联轴器(允许轴向位移)、十字沟槽联轴器(用来联接平行位移或角位移很小的两根轴)、万向轴(用于两轴有较大偏斜角或在工作中有较大角位移的地方)、齿轮联轴器(允许综合位移)、链条联轴器(允许有径向位移)等,弹性可移式联轴器(简称弹性联轴器)利用弹性元件的弹性变形来补偿两轴的偏斜和位移,同时弹性元件也具有缓冲和减振性能,如蛇形弹簧联轴器、径向多层板簧联轴器、弹性圈栓销联轴器、尼龙栓销联轴器、橡胶套筒联轴器等。联轴器有些已经标准化。选择时先应根据工作要求选定合适的类型,然后按照轴的直径计算扭矩和转速,再从有关手册中查出适用的型号,最后对某些关键零件作必要的验算。

万向轴
万向轴

万向轴功能

用来把两轴联接在一起,机器运转时两轴不能分离,只有机器停车并将联接拆开后,两轴才能分离。

万向轴类型

联轴器所联接的两轴,由于制造及安装误差,承载后的变形以及温度变化的影响等,会引起两轴相对位置的变化,往往不能保证严格的对中。根据联轴器有无弹性元件、对各种相对位移有无补偿能力,即能否在发生相对位移条件下保持联接功能以及联轴器的用途等,联轴器可分为刚性联轴器,挠性联轴器和安全联轴器。联轴器的主要类型、特点及其在作用类别在传动系统中的作用备注刚性联轴器只能传递运动和转矩,不具备其他功能包括凸缘联轴器、套筒联轴器、夹壳联轴器等挠性联轴器无弹性元件的挠性联轴器,不仅能传递运动和转矩,而且具有不同程度的轴向、径向、角向补偿性能包括齿式联轴器、万向轴、链条联轴器、滑块联轴器、膜片联轴器等有弹性元件的挠性联轴器,能传递运动和转矩;具有不同程度的轴向、径向、角向补偿性能;还具有不同程度的减振、缓冲作用,改善传动系统的工作性能包括各种非金属弹性元件挠性联轴器和金属弹性元件挠性联轴器,各种弹性联轴器的结构不同,差异较大,在传动系统中的作用亦不尽相同安全联轴器传递运动和转矩,过载安全保护。挠性安全联轴器还具有不同程度的补偿性能包括销钉式、摩擦式、磁粉式、离心式、液压式等安全联轴器

万向轴选择

联轴器的选择主要考虑所需传递轴转速的高低、载荷的大小、被联接两部件的安装精度等、回转的平稳性、价格等,参考各类联轴器的特性,选择一种合用的联轴器类型。

具体选择时可考虑以下几点:绝大多数联轴器均已标准化或规格化。设计者的任务是选用,而不是设计。选用联轴器的基本步骤如下:选择联轴器的类型根据传递载荷的大小,轴转速的高低,被联接两部件的安装精度等,参考各类联轴器特性,选择一种合用的联轴器类型。1)所需传递的转矩大小和性质以及对缓冲减振功能的要求。例如,对大功率的重载传动,可选用齿式联轴器;对严重冲击载荷或要求消除轴系扭转振动的传动,可选用轮胎式联轴器等具有高弹性的联轴器。2)联轴器的工作转速高低和引起的离心力大小。对于高速传动轴,应选用平衡精度高的联轴器,例如膜片联轴器等,而不宜选用存在偏心的滑块联轴器等。3)两轴相对位移的大小和方向。当安装调整后,难以保持两轴严格精确对中,或工作过程中两轴将产生较大的附加相对位移时,应选用挠性联轴器。例如当径向位移较大时,可选滑块联轴器,角位移较大或相交两轴的联接可选用万向轴等。4)联轴器的可靠性和工作环境。通常由金属元件制成的不需润滑的联轴器比较可靠;需要润滑的联轴器,其性能易受润滑完善程度的影响,且可能污染环境。含有橡胶等非金属元件的联轴器对温度、腐蚀性介质及强光等比较敏感,而且容易老化。5)由于制造、安装、受载变形和温度变化等原因,当安装调整后,难以保持两轴严格精确对中。存在一定程度的x、Y方向位移和偏斜角CI。当径向位移较大时,可选滑块联轴器,角位移较大或相交两轴的联接可选用万向轴等。当工作过程中两轴产生较大的附加相对位移时,应选用挠性联轴器。

万向轴
万向轴

万向轴选用计算

万向轴的计算转矩:

  • Tc=TKnKhK Ka≤Tn(N·m)

  • 交变载荷时:Tc≤Tf (N·m)

  • 式中 Tn——万向轴的公称转矩,N·m,(它是在给定条件下的理论计算数值,即联轴器转速,n≈10r/min。轴承寿命 Ln=5000h、轴线折角 =3°、载荷平稳时的数值);

  • Tf——万向轴的疲劳转矩,N·m

  • T——万向轴的理论转矩,N·m ;其中T=9550Pw/ N (N·m)

  • Pw——驱动功率,kw

  • N——万向轴转速,r/min

  • Kn——万向轴的转速修正系数,

  • Kh——万向轴的轴承寿命修正系数

  • K ——万向轴的两轴线折角修正系数

  • Ka——载荷修正系数。载荷均匀,工作平稳时,Ka=1.0;载荷不均匀,中等冲击时,Ka=1.1~1.3;较大冲击载荷和频繁正反转时,Ka=1.3~1.5,特大冲击载荷和频繁正反转时Ka>1.5。

  • 对于转速高、折角大或其长度超出规定的万向轴,除按上述计算处,还必须验算其转动灵活性,转动灵活性用n 表示,一般情况下:n >18000。

  • 式中 ——万向轴的轴线折角,(°);n——万向轴的转速,r/min.

万向轴偏差知识

万向轴由于其偏差角度大,传递扭矩高等特点,被广泛应用于各类通用机械场合.    万向轴常见类型有:通用型,高转速型,微型,可伸缩,大扭矩万向轴等诸多类型.WS.WSD小型十字轴万向轴    适用于联接两轴轴线夹角β≤45°的传动轴系;传递公称转矩11.2~1120N·m    的单十字轴万向轴和双十字轴万向轴.万向轴适用于联结空间同一平面上两轴轴线夹角β≤45o的传动场合,传递公称转矩11.2-1120N.m.WSD型为单十字万向轴,WS型为双十字万向轴每节轴间夹角45o.成品孔H7,可根据要求,开键槽,六方孔和四方孔.允许两轴间夹角在限定的范围内随工作需要而改变.

万向轴材料

45号钢,45号锻钢,40铬,铸铁。

万向轴选型问题

万向轴选型前必须明确先决条件和情况:1.从原动机到万向轴之间有无传动装置。若有传动比是多少,通过中间传动装置以后是几根轴输出,即是否有功率分流。考虑到原动机的类型、功率        及其转速等。2.需要考虑到原动机的类型和选配十字轴式万向轴传递负荷的负荷类别:单向恒定负荷、脉动负荷或双向交变负荷。万向轴的安装状态如何。水平、垂直还是倾斜安装。    要尽可能使其轴线折角小于3度, 如果不得已倾斜安装,    要确定水平和垂直角是多少。3.考虑到原动机的工作环境是怎样的,是否有高温、粉尘、水淋、化学腐蚀等恶劣环境条件的影响,根据使用环境的不同选择相应类型的万向轴。4.需要知道万向轴两端要求的联接形式及具体的安装尺寸,以及要了解否有安装托架等特殊要求。5.十字轴式万向轴本身的转速是多少。是否需要进行动平衡。要求动平衡或平衡,要求哪一级别的平衡品质等级。6.安装位置是否有限制。具体安装长度是多少,是否需要伸缩。要求伸缩时,万向轴短状态下向外的伸长量是多少。对于不需要伸缩的万向轴必须考虑轴        向尺寸误差的补偿,应确定在系统中进行补偿的位置。通过对以上先决条件的了解,逐步确定万向轴的规格,最后确定选择哪一种结构形式。万向轴的结构形式有十字轴式、球笼式、球叉式、凸块式、球销式、球铰式、球铰柱塞式、三销式、三叉杆式、三球销式、铰杆式等,常用的为十字轴式,其次为球笼龙,在实际应用中根据所传递转矩大小分为重型、中型、轻型和小型。    要想从如此多的万向轴中选择一款适合原动机使用的联轴器就需要深刻了解以上所述的先决条件和外界影响因素。

万向轴找正过程

万向轴的找正是机器安装的重要工作之一.找正的目的是在机器在工作时使主动轴和从动轴两轴中心线在同一直线上.找正的精度关系到机器是否能正常运转,对高速运转的机器尤其重要.        十字万向轴两轴绝对准确的对中是难以达到的,对连续运转的机器要求始终保持准确的对中就更困难.十字万向轴各零部件的不均匀热膨胀,轴的挠曲,轴承的不均匀磨损,机器产生的位移及基础的不均匀下沉等,都是造成不易保持轴对中的原因.因此,在设计机器时规定两轴中心有一个允许偏差值,这也是安装联轴器时所需要的.十字万向轴从装配角度讲,只要能保证联轴器安全可靠地传递扭矩,两轴中心允许的偏差值愈大,安装时愈容易达到要求。但是从安装质量角度讲,两轴中心线偏差愈小,对中愈精确,机器的运转情况愈好,使用寿命愈长。所以,不能把万向轴安装时两轴对中的允许偏差看成是安装者草率施工所留的余量。

万向轴测量顺序

万向轴的不同轴可能是径向位移,倾斜或两者兼而有之。测量同轴度应在万向轴端面和圆周上均匀分布的四个位置进行。十字轴式万向轴联接的机泵在安装过程中都不可避免地要进行同轴度的调整,使对轮既同心又平行,否则将影响机泵使用效率或造成设备运行事故。有的大型高温设备在联轴器找正时,还应考虑温度线膨胀引起设备底座增高的因素。测量时可按如下顺序进行:(1)将半万向联铀器A和B暂时相互连接,设置专用工具。(2)同时转动半联轴器A和B,使专用工具或对准线顺次转。四个位置,在每个位置上测出两个半联铀器的径向数值(或间隙)和轴向数值。安装BJ若发现万向联铀器处于不同轴或不平行状态必须进行调整。调整时应首先调整机泵水平度,然后以机泵的万向轴为基准,测定并调整电机的对轮来保证电机与机泵同轴同心,调联轴器的同心度时,应先调面隙后调轴隙。调整电机时可根据d和口值采用不同厚度的垫片文垫电机的机座,失调整轴向间隙使两轮平行,然后调整径向间隙使两轮同心。苦设备厂家没有具体要求,轴转速2980rmin,一般万向联铀器的轴隙(同心度)和面隙(平行度)误差均不大于0.03mm;轴转速1500rmin,万向轴的轴隙和面隙误差均不大于0.05mm。联轴器进行找正时,可以利用相似三角形原理,兼顾轴隙的调整对面隙的影响,进行计算找正.可以大大提高万向轴找正速度。

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