剛性聯(lián)軸器是由剛性傳力件構(gòu)成,各聯(lián)接件之間不能相對運動,因此不具備補償兩軸線相對偏移的能力,只適用于被聯(lián)接兩軸在安裝時能嚴(yán)格對中,工作時不產(chǎn)生兩軸相對偏移的場合,剛性聯(lián)軸器無彈性元件,不具備減振和緩沖功能,一般只適宜用于載荷平穩(wěn)并無沖擊振動的工況條件。
剛性聯(lián)軸器過去亦稱之為固定式剛性聯(lián)軸器,包括凸緣聯(lián)軸器、徑向鍵凸緣聯(lián)軸器、平行軸聯(lián)軸器、夾殼聯(lián)軸器、套筒聯(lián)軸器等。剛性聯(lián)軸器一般結(jié)構(gòu)簡單,制造成本較低。選用剛性聯(lián)軸器時應(yīng)盡量減小被聯(lián)接兩軸軸線對中的誤差,為了減少附加載荷對聯(lián)軸器的影響,應(yīng)盡量減小聯(lián)軸器和軸承之間的距離。
一、凸緣聯(lián)軸器
凸緣聯(lián)軸器(亦稱法蘭聯(lián)軸器)是利用螺栓聯(lián)接兩凸緣(法蘭)盤式半聯(lián)軸器,兩個半
聯(lián)軸器分別用鍵與兩軸聯(lián)接,以實現(xiàn)兩軸聯(lián)接,傳遞轉(zhuǎn)矩和運動。凸緣聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單,制造方便,成本較低,工作可靠,裝拆、維護均較簡便,傳遞轉(zhuǎn)矩較大,能保證兩軸具有較高的對中精度,一般常用于載荷平穩(wěn),高速或傳動精度要求較高的軸系傳動。凸緣聯(lián)軸器不具備徑向、軸向和角向補償性能,使用時如果不能保證被聯(lián)接兩軸對中精度,將會降低聯(lián)軸器的使用壽命、傳動精度和傳動效率,并引起振動和噪聲。
凸緣上各螺栓根據(jù)傳遞轉(zhuǎn)矩的大小,可全部采用鉸制孔用螺栓,或一半采用鉸制孔用螺栓,另一半用普通螺栓。
鉸制孔螺栓借螺栓與螺栓孔壁的擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩,螺栓所受的橫向剪力為:
式中TC——計算轉(zhuǎn)矩,N·mm;
D1——螺栓分布圓直徑,mm;
Z——螺栓數(shù)。
螺栓的剪切強度:
螺栓的擠壓強度:
式中δ——螺栓與孔壁的接觸厚度mm,取兩半聯(lián)軸器中接觸厚度較小者;
[τ]——螺栓材料的許用剪應(yīng)力,載荷穩(wěn)定時,可取[τ]=0.4σS,載荷變化時,可取
[τ]=(0.2~0.25)σS,σS為螺栓材料的屈服極限;
[σ]P——許用擠壓應(yīng)力,N/mm2,載荷穩(wěn)定時,對鋼可取[σ]P=(0.8~1)σS,對鑄鐵可取[σ]P=0.8[σ]b;載荷變化時,對鋼可取[σ]P=(0.5~0.65)[σ]S;對鑄鐵可取
[σ]P=0.5[σ]b,其中[σ]b為材料的拉伸強度極限。
普通螺栓聯(lián)接,裝配時須擰緊螺栓,靠兩半聯(lián)軸器端面之間發(fā)生的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩,每一螺栓的預(yù)緊力為:
f——兩半聯(lián)軸器端面間的摩擦系數(shù),一般可取f=0.1~0.2。螺栓的強度:
d1——螺栓內(nèi)徑,mm;[σ]——螺栓的許用拉應(yīng)力,N/mm2。
(一)YL型、YLD型凸緣聯(lián)軸器
YL型——基本型,YLD型——有對中榫型。YL型結(jié)構(gòu)、YLD型結(jié)構(gòu)見下圖,基本參數(shù)和主要尺寸見下表。
注:1.聯(lián)軸器質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量是按材料為鑄鐵, 小軸孔, 大軸伸長度的近似計算值。
2.聯(lián)軸器許用轉(zhuǎn)速是接材料為鑄鐵,許用線速度為30m/s,鋼許用線速度為50m/s的近似計算值。
3.螺栓數(shù)量,括號內(nèi)為鉸制孔用螺栓。
(二)Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型凸緣聯(lián)軸器
Ⅰ型一有對中榫型,Ⅱ一有對中環(huán)型,Ⅲ型一無對中榫型。三種結(jié)構(gòu)型式見下圖,基本參數(shù)和主要尺寸見下表。
注:質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量是按 小軸孔和 大軸孔長度的I型聯(lián)軸器計算的近似值。