【联轴器】机械：联轴器类型

联轴器是最常见的机械元件之一，因为它在动力传动系统中非常重要。因此，它们可用于各种应用程序和服务环境。

因此，多年来，设计师和工程师针对特定的使用条件和环境设计了许多不同的联轴器。

本文将使您熟悉不同类型的联轴器，并讨论为您的应用选择正确的选项。

目录

• I什么是联轴器？
• 二联轴器的用途
• 三联轴器类型
• 四、选择参数

 

什么是联轴器？

联轴器是一种机械装置，用于连接机器中相似或不同的轴，以传递动力和运动。它通常是一个临时连接（但在某些情况下可能是永久性的），并且能够移除以进行维修或更换。联轴器可以是刚性的，也可以是柔性的。

https://youtu.be/vHbQWFi7S9Y

由于许多设计的可用性，两种类型的机械联轴器的结构和功能可能存在明显差异。有些联轴器可以在不移动轴的情况下连接到轴上，而大多数联轴器则需要移动轴才能安装。

在大多数情况下，与齿轮不同，联轴器不会改变运动方向或角速度。与离合器不同，它不能在操作过程中连接或断开。联轴器只能在短距离内传递扭矩，对于长距离而言，链条传动和皮带传动是更好的选择。联轴器通常与导螺杆组件配对，以将螺杆轴连接到电机上。

联轴器的工作原理是在两个轴之间始终保持牢固但灵活的连接，以将运动从一个轴传递到另一个轴。它在所有载荷值和未对准情况下都这样做，而不允许两轴之间有任何相对运动。

联轴器的用途

联轴器可以在机器中执行多种功能。在高级应用中，该设计可以将这些耦合特征中的一个以上结合到产品的功能中。

让我们简单看看这些是什么：

• 动力传输
• 减震
• 错位调节
• 热流中断
• 过载保护

动力传输

在大多数情况下，主要目的是将动力和扭矩从驱动轴传递到从动轴——例如，将电机连接到泵或压缩机的联轴器。

吸收冲击和振动

联轴器可以平滑从驱动元件到从动元件的任何冲击或振动。此功能减少了部件的磨损，并延长了装置的使用寿命。

适应任何错位

轴之间的错位可能是由于初始安装错误造成的，也可能是由于其他原因而随着时间的推移而发展。大多数联轴器可以适应轴之间一定程度的错位（轴向、角度和平行）。

中断热流

联轴器还可以中断连接轴之间的热量流动。如果原动机在运行过程中倾向于发热，则应保护驱动侧的机械免受这种热量的影响。

过载保护

被称为过载安全机械联轴器的特殊联轴器是为了过载保护而设计的。在感应到过载情况时，这些扭矩限制联轴器切断两轴之间的连接。它们要么滑动，要么断开，以保护敏感机器。

联轴器类型

联轴器有多种不同的形状和尺寸。其中一些适用于通用应用程序，而另一些则是为真正特定的场景定制的。

为了做出明智的选择，重要的是要了解不同类型联轴器的性能和差异。本节介绍了有关以下类型联轴器及其工作方式的信息：

• 刚性联轴器
• 挠性联轴器
• 套筒或套筒联轴器
• 分体式套筒联轴器
• 法兰联轴器
• 齿轮联轴器
• 万向节（胡克关节）
• Oldham联轴器
• 膜片联轴器
• 爪式联轴器
• 梁式联轴器
• 液力耦合器

刚性联轴器

顾名思义，刚性联轴器几乎不允许轴之间的相对运动。当需要精确对准时，工程师更喜欢刚性联轴器。

任何能够限制任何不希望的轴运动的联轴器都被称为刚性联轴器，因此，它是一个总括术语，包括不同的特定联轴器。这种联轴器的一些例子有套筒联轴器、压缩联轴器和法兰联轴器。

一旦使用刚性联轴器连接两个设备轴，它们就充当单个轴。刚性联轴器可用于垂直应用，如垂直泵。

它们还用于在诸如大型涡轮机的高扭矩应用中传递扭矩。它们不能使用柔性联轴器，因此，现在越来越多的涡轮机在涡轮机气缸之间使用刚性联轴器。这种布置确保了涡轮轴起到连续转子的作用。

挠性联轴器

任何能够允许组成轴之间进行某种程度的相对运动并提供振动隔离的联轴器都被称为柔性联轴器。如果轴始终完全对齐，并且机器在操作过程中没有移动或振动，则不需要柔性联轴器。

不幸的是，这不是机器在现实中的操作方式，设计师必须在机器设计中处理以上所有问题。例如，为了执行高速加工操作，CNC加工车床具有高精度和高速度要求。柔性联轴器可以通过减少振动和补偿错位来提高性能和精度。

这些联轴器可以减少机器上的磨损量，因为缺陷和动力学几乎是每个系统的一部分。额外的好处是，它们通常很容易安装，使用寿命长。

“挠性联轴器”也是一个总括术语，在其名称下包含许多特定的联轴器。这些联轴器构成了目前使用的大多数类型的联轴器。弹性联轴器的一些常见例子是齿轮联轴器、万向节和Oldham联轴器。

套筒或套筒联轴器

套筒联轴器是刚性联轴器中最简单的例子。它由铸铁套筒（空心圆柱体）或套筒组成。其内径等于所连接轴的外径。钩头键用于限制相对运动，防止轴和套筒之间滑动。

一些套筒联轴器和轴具有螺纹孔，这些螺纹孔在装配时匹配，以防止轴发生任何轴向移动。从一个轴到另一个轴的动力传递通过套筒、键槽和键进行。该联轴器用于轻至中等负载扭矩。

套筒联轴器几乎没有移动部件，因此只要所有部件的设计都考虑到预期的扭矩值，它就是一个坚固的选择。

分体式套筒联轴器

为了便于组装，套筒联轴器中的套筒可分为两部分。通过这样做，技术人员不再需要移动连接的轴来组装或拆卸联轴器。

这就是分体式套筒联轴器或压缩联轴器。套筒的两半用双头螺栓或螺栓固定到位。

类似于套筒联轴器，这些联轴器通过键传递动力。开口套筒联轴器用于重型应用。

法兰联轴器

在法兰联轴器中，一个法兰滑到每个要连接的轴上。法兰通过螺柱或螺栓相互固定，并通过键固定在轴上。使用固定螺钉或锥形键可确保法兰轮毂不会向后滑动并露出轴接口。

其中一个法兰的表面有一个突出的环，而另一个则有一个等效的凹槽来容纳它。这种结构有助于法兰（以及轴）保持对齐，而不会在轴上产生任何过度的应力。

法兰联轴器用于中型至重型应用。它们可以在两根管道之间形成有效的密封，因此，除了动力传输外，它们还用于加压流体系统。法兰联轴器主要有三种类型：

• 无保护型法兰联轴器
• 保护型法兰联轴器
• 船用法兰联轴器

齿轮联轴器

齿轮联轴器与法兰联轴器非常相似。然而，它是一种柔性联轴器，可用于非共线轴。齿轮联轴器可适应约2度的角度错位和0.25…0.5毫米的平行错位。

齿轮联轴器的设置包括两个轮毂（带外轮齿）、两个法兰套（带内轮齿）、密封件（O形圈和垫圈）和提供的紧固件。

联轴器两端之间的动力传递通过齿轮联轴器中的内齿轮和外齿轮进行。

齿轮联轴器能够进行高扭矩传输。因此，它们可用于重型应用。它们需要定期润滑（油脂）以获得最佳性能。

万向节（胡克关节）

当两个轴不平行并且以小角度相交时，我们使用万向节。这种接头可以适应较小的角度偏差，同时提供高扭矩传递能力。

万向节由一对通过横轴连接的铰链组成。这两个铰链彼此成90度放置。横轴保持此方向，并负责动力传递。万向节不是等速联轴器，即驱动轴和从动轴以不同的速度旋转。

它们可用于各种不同的应用程序，因此得名。万向节最常用于汽车变速箱和差速器。

Oldham联轴器

https://youtu.be/utEKKox2WHA

Oldham联轴器是一种专门用于横向轴错位的特殊联轴器。当两轴平行但不共线时，最适合使用Oldham联轴器。

该设计由两个滑动到轴上的法兰和一个称为中心圆盘的中间部分组成。中心制动盘的每个面上都有一个凸耳。这两个凸耳实际上是相互垂直的矩形突起，并安装在两侧法兰上的凹槽中。

法兰通过键固定在轴上。因此，动力传递从驱动轴到键到法兰到中心盘，然后通过第二法兰到从动轴。

Oldham联轴器非常适合两轴之间存在平行偏移的情况。在不同高度的轴之间需要动力传输的情况下，可能会发生这种平行错位。当轴运动时，中心圆盘来回移动，并根据横向变化进行调整。

膜片联轴器

膜片联轴器是非常好的全能联轴器。它们可以适应平行未对准以及高角度和轴向未对准。它们还具有高扭矩能力，可以在不需要润滑的情况下高速传递扭矩。

膜片联轴器有多种样式和尺寸可供选择。该结构由两个隔板组成，隔板之间有一个中间构件。隔膜基本上是一个或多个柔性板或金属膜，通过两侧的螺栓将轴上的驱动法兰连接到中间构件。

膜片联轴器最初是为直升机驱动轴开发的。但多年来，它们在其他旋转设备中也有很大的用途。由于其高速功能，它们最常用于涡轮机。目前的应用包括涡轮机、压缩机、发电机、飞机等。

爪式联轴器

爪形联轴器是一种材料挠性联轴器。它可用于一般的低功率传输和运动控制应用。它可以适应任何角度偏差。与膜片联轴器类似，爪式联轴器不需要润滑。

该联轴器由两个轮毂组成，这些轮毂具有相互啮合的钳口，可安装在弹性星形齿轮中。卡盘通常由铜合金、聚氨酯、Hyrtel或NBR制成，负责扭矩传递。

由于卡盘的弹性特性，它适用于传递冲击载荷。它还可以很好地抑制反作用力和振动。

工程师在压缩机、鼓风机、搅拌器和泵等应用中使用颚式联轴器。

梁式联轴器

梁式联轴器是一种机械加工的联轴器，在平行、轴向和角度偏差方面具有很高的灵活性。它是最好的低功率传输耦合器之一。

梁式联轴器具有带螺旋切口的圆柱形结构。这些切割的属性，如领先优势和启动次数，可以进行修改，以提供不同程度的错位能力。事实上，工程师可以在不牺牲结构完整性的情况下进行这些更改，因为它是由单个部件组成的。因此，梁耦合的第二个名称是螺旋耦合。

从本质上讲，梁联轴器实际上是弯曲的柔性梁。它们有单梁和多梁两种版本。多梁联轴器可以处理比单梁联轴器更大的平行错位。

梁式联轴器更适合低负载应用，因为扭转卷绕可能是一个真正的问题。因此，它被用于伺服电机和机器人的运动控制。

液力耦合器

https://youtu.be/11Q4g-oOLr8

液力耦合器是一种特殊类型，它使用液压流体将扭矩从一个轴传递到另一个轴。

联轴器由连接到主动轴的叶轮和连接到从动轴的转轮组成。整个装置固定在一个外壳中，也称为外壳。

当驱动轴旋转时，叶轮使流体加速，然后流体与转轮叶片接触。然后，流体将其机械能传递到转轮，并以低速离开叶片。

液力耦合器用于汽车变速器、船舶推进、机车和一些具有恒定循环载荷的工业应用。

用于选择的参数

联轴器是运动控制和动力传动系统的组成部分。它们提供了令人难以置信的优势，并在正确应用时解决了许多组装和服务环境问题。

要做到这一点，设计师必须考虑许多因素才能做出正确的选择。了解它们有助于减少耦合故障的实例并提高系统功能。这些因素包括：

• 扭矩水平
• 对齐限制
• 转速
• 润滑限制

扭矩水平

大多数制造商使用额定扭矩作为联轴器分类的基础。扭矩值取决于联轴器是用于运动控制还是用于动力传动应用。与后者相比，前者具有更低的扭矩和负载。了解应用中的预期扭矩水平将缩小正确联轴器的选择范围。

对齐限制

不同的应用具有不同的对齐需求。类似地，一些联轴器只能适应一种类型的不对中，而其他联轴器可以处理多种类型。

制造商还提到了每个联轴器不同类型不对准的不对准限制。这种考虑有助于进一步缩小搜索范围，并将正确的联轴器与正确的机器配对。

最大转速

每个联轴器也有一个最大允许转速。此限值也适用于联轴器。通用联轴器不能用于高转速应用。高转速联轴器需要静态和动态平衡，以确保安全、平稳和无噪音的服务。

这种平衡的设计是通过精确的机械加工和适当的紧固件分布而产生的。使用预期的RPM作为衡量标准可以帮助正确选择联轴器。

润滑限制

有时，使用条件可能会阻止需要的联轴器频繁重新润滑。另一方面，一些联轴器的设计在其整个使用寿命内不需要任何润滑。

如果扭矩要求较低，也可以使用传统联轴器的改进型。这些版本配有金属对金属润滑或金属和塑料组合，完全消除了润滑。设计者必须通过评估使用条件和应用需求来做出正确的联轴器选择。