常用的轴系零部件：联轴器、离合器和制动器

2023-06-16 理论教育版权反馈

【摘要】：联轴器、离合器与制动器是轴系中常用的零部件，它们的功用主要是实现轴与轴之间的结合及分离，或是实现对轴的制动。由于凸缘联轴器属于刚性联轴器，对所联两轴之间的相对位移缺乏补偿能力，因此对两轴的对中性要求很高，且不能缓冲减振。图3-23十字滑块联轴器齿式联轴器是允许综合位移刚性联轴器中具有代表性的一种。另外，还有电磁离合器和自动离合器。圆盘摩擦离合器是摩擦式离合器中应用最广的一种。

联轴器、离合器与制动器是轴系中常用的零部件，它们的功用主要是实现轴与轴之间的结合及分离，或是实现对轴的制动。这些零件大多已标准化、系列化，一般可先根据机器的工作条件选定合适的类型，然后按照计算转矩、轴的转速和轴端直径从标准中选择所需的型号和尺寸。

1.联轴器联轴器主要用于轴与轴之间的连接，以实现不同轴之间运动和动力的传递。若要使两轴分离，必须通过停车拆卸才能实现。

联轴器根据各种位移有无补偿能力可分为刚性联轴器和挠性联轴器两大类。挠性联轴器又可按是否具有弹性元件分为无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器两个类别。

(1) 刚性联轴器。这类联轴器主要有套筒式、夹壳式和凸缘式等。这里只介绍应用最广的凸缘联轴器。如图3-22 所示，它是用螺栓将两个带有凸缘的半联轴器联成一体，从而实现两轴的连接。

螺栓可以用普通螺栓，也可以用铰制孔螺栓。这种联轴器有两种主要的结构:图3-22( a)是普通的凸缘联轴器，通常靠铰制孔用螺栓来实现两轴对中;图3-22( b) 是有对中榫的凸缘联轴器，靠凸肩和凹槽( 即对中榫) 来实现两轴对中。

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图3-22　凸缘联轴器

凸缘联轴器的材料可用灰铸铁或碳钢，当受重载或圆周速度大于30m/s 时，应采用铸钢或锻钢。由于凸缘联轴器属于刚性联轴器，对所联两轴之间的相对位移缺乏补偿能力，因此对两轴的对中性要求很高，且不能缓冲减振。这是它的主要缺点。但由于结构简单、使用方便、成本低并可传递较大的转矩，因此当转速低、对中性较好、载荷较平稳时也常常采用。

(2) 挠性联轴器。

①无弹性元件的挠性联轴器。这类联轴器因具有挠性，因此可补偿两轴的相对位移。但因无弹性元件，故不能缓冲减振。常用的有十字滑块联轴器和齿式联轴器。

十字滑块联轴器如图3-23 所示，由两个具有径向通槽的半联轴器和一个具有相互垂直凸块的十字滑块组成，应用在化纤倍捻机上。由于滑块的凸块能在半联轴器的凹槽中移动，故而补偿了两轴间的位移( 不同轴情况) 。为了减小滑动引起的摩擦，凹槽和滑块的工作面要加润滑剂。十字滑块联轴器常用45#钢制造。要求较低时也可以采用Q275。

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图3-23　十字滑块联轴器

齿式联轴器是允许综合位移刚性联轴器中具有代表性的一种。如图3-24 所示，它是由两对齿数相同的内、外齿圈啮合而组成的。两个外齿圈分别装在主、从动轴端上，两个内齿圈在其凸缘处用一组螺栓连接起来，主要依靠内外齿相啮合传递转矩。外齿的齿顶圆柱面常修成球面，而齿侧面制成鼓形，内、外齿圈啮合时则具有较大的顶隙和侧隙，因此这种联轴器具有径向、轴向和角度位移补偿的功能。由于齿式联轴器具有很强的传递载荷能力和位移补偿能力，因此在重载工作的机械中有着广泛的应用。

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图3-24　齿式联轴器

②弹性元件挠性联轴器。由于这种联轴器中装有弹性元件，所以不仅可以补偿两轴间的综合位移，而且具有缓冲和吸振的能力。弹性元件所能储蓄的能量越多，则联轴器的缓冲能力越强;弹性元件的弹性滞后性能与弹性变形时零件间的摩擦功越大，则联轴器的减振能力越好。它适用于多变载荷、频繁启动、经常正、反转以及两轴不便于严格对中的传动中。这类联轴器目前应用很广，品种也很多。

弹性套柱销联轴器在结构上与凸缘联轴器很近似，不同之处是两个半联轴器的连接不用螺栓，而是用带橡胶弹性套的柱销，它可以作为缓冲吸收元件，如图3-25 所示。柱销材料一般为45#钢，半联轴器用铸铁或铸钢，它与轴的配合可以采用圆柱或圆锥配合孔。弹性套柱销联轴器制造容易，装拆方便，成本较低，但弹性套易磨损，寿命较短。它适用于连接载荷平稳、需正反转或启动频繁的传递中小转矩的轴。

弹性柱销联轴器的结构如图3-26 所示，它的构造也与凸缘联轴器的构造相仿。使用弹性的柱销将两个半联轴器连接起来。为了防止柱销脱落，在半联轴器的外侧，用螺钉固定了挡板。柱销一般多用尼龙或酚醛布棒等弹性材料制造。

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图3-25　弹性套柱销联轴器

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图3-26　弹性柱销联轴器

弹性柱销联轴器虽然与弹性套柱销联轴器十分相似，但其载荷传递能力更大，结构更为简单，使用寿命及缓冲吸振能力更强，允许被连接两轴有一定的轴向位移以及少量的径向位移和角位移，适用于轴向窜动较大、正反转变化较多和启动频繁的场合，由于尼龙柱销对温度较敏感，故使用温度限制在－20 ～+70℃范围内。

2.离合器离合器的作用是在机器运转中将传动系统随时分离或接合。对离合器的要求有:接合平稳，分离迅速而彻底，调节和修理方便，外廓尺寸小，质量小，耐磨性好和有足够的散热能力等。离合器种类很多，按其工作原理主要可分为嵌入式和摩擦式两类。另外，还有电磁离合器和自动离合器。电磁离合器在自动化机械中作为控制转动的元件而被广泛应用。自动离合器能够在特定的工作条件下，如一定的转矩、一定的转速或一定的回转方向下自动接合或分离。下面着重介绍应用非常广泛的牙嵌式离合器和圆盘摩擦离合器。

(1) 牙嵌式离合器。牙嵌式离合器是嵌入式离合器中常用的一种，如图3-27 所示。它由两个端面带牙的半离合器组成。其一半离合器用平键和主动轴相连接，另一半离合器通过导向平键与从动轴连接，利用操纵杆移动滑环可使离合器接合或分离，对中环固定在半离合器上，使从动轴能在环中自由转动，保证两轴对中。

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图3-27　牙嵌式离合器

1—半离合器 2—另一半离合器 3—键 4—滑环 5—对中环

牙嵌式离合器常用的牙形有矩形、梯形和锯齿形三种。矩形牙不便于离合，磨损后无法补偿，故使用较少;梯形牙容易离合，牙根部强度高，能补偿牙齿的磨损与间隙从而减小冲击，故应用较广。锯齿形牙强度最高，但只能传递单方向的转矩。

牙嵌式离合器的主要特点是结构简单、尺寸紧凑、传动准确。其失效形式是接合表面的磨损和牙的折断，因此离合器的接合必须在两轴转速差很小或停转时进行。

(2) 圆盘摩擦离合器。圆盘摩擦离合器是摩擦式离合器中应用最广的一种。它分为单片式和多片式。图3-28 所示的单片摩擦离合器在一定压力下，靠主动盘和从动盘之间接合面上的摩擦力传递转矩，操纵环使从动盘作轴向位移实现离合。单片摩擦离合器结构简单，散热性好，易于分离，但一般用于转矩在2000N·m以下的纺织机械中，且径向尺寸大。

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图3-28　单片摩擦离合器

1—主动盘 2—从动盘 3—操纵环

采用多片摩擦离合器既能传递较大的转矩，又可减小径向尺寸，降低转动惯量。图3-29 所示为多片摩擦离合器，在全自动电脑整经机上有应用。主动轴与外壳，从动轴与套筒均用键连接。外壳大端的内孔上开有花键槽，与外摩擦盘上的花键相连接，因此外摩擦盘与主动轴一起转动。内摩擦盘与套筒也是花键连接，故内摩擦盘与从动轴一起转动。内、外摩擦盘相间安装。当滑环向左移动时，曲臂压杆经压板将所有内、外摩擦盘压紧在调压螺母上，从而实现接合;当滑环向右移动时，则实现分离。为了散热和减轻磨损，可以把摩擦离合器浸入油中工作。根据是否浸入润滑油中工作，多片摩擦离合器又可分为干式和湿式。干式反应灵敏; 湿式磨损小，散热快。

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图3-29　多片摩擦离合器

1—主动轴 2—外壳 3—压板 4—外摩擦盘 5—内摩擦盘 6—调压螺母7—曲臂压杆 8—滑环 9—从动轴 10—套筒

常用的轴系零部件：联轴器、离合器和制动器

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