第二章   叠片联轴器简介

要对叠片联轴器进行研究，我们首先要了解它的结构和所受载荷的形式，然后建立起适宜的数学模型来才可以运用既有的有限元分析工具进行工作。

2.1  叠片联轴器的结构

在实际应用中，根据叠片型式的不同联轴器主要被分为两大类：

1)具有轮辐型叠片的M系列

2)具有束腰叠片的T系列

两种系列的联轴器除叠片及连接情况不同外，结构型式基本相同。从使用上来着眼，叠片组可为单组或双组，各组叠片都均匀承担一定比例的不对中（每组叠片所允许的角不对中一般不大于1/2度，但特殊设计时每叠片组可承受1——2度的不对中），叠片厚度一般为0.3——0.38mm,采用冷轧薄板冲压成型。

叠片联轴器的结构如上图所示，其两边各有一组叠片，左侧联接发动机的法兰盘，其中三个主动螺栓（如1，3，5）与叠片组相连，三个从动螺栓联接叠片组与中间轴的法兰盘。右边一组同理。在传递扭矩时，一部分金属叠片被拉伸，另一部分受到压缩而趋向波折。当存在轴向、径向和角向偏移时，叠片产生波状变形。

2.2  叠片联轴器的运行特点

和其他联轴器相比，挠性叠片联轴器有其自身独特的运行特点，主要为：

一、无需润滑

挠性叠片联轴器通过柔软的叠片弹性变形来补偿联轴器在各种情况下引起的不对中量，是一种金属干式联轴器，由于在高速运转情况下无需润滑，从而避免了在高速应用场合下润滑系统的费用和复杂问题，同时使联轴器避免了积油的麻烦，因为积油能影响到联轴器的平衡，且使振动达到能接受的水平，当然，目前在叠片与叠片之间也使用一些润滑脂以期改善相互之间的摩擦力，从而达到改善所受应力的目的。

二、径向负荷能力与径向刚度

叠片联轴器在法向上可以近似以为是刚性的，因此可以把单组元件中间轴的叠片联轴器用于两轴三支承系统，将刚度轴系转变为挠性轴系。并且，每叠片组即使在最大容许偏斜下工作时，其径向刚性也非常低。

三、轴向刚性非线性变化

叠片联轴器的轴向刚性为零偏转时为零，且随着偏斜的增加而非线性增加，这种非线弹性特性的失谐效果使得联轴器没有大幅度轴向振动的可能。

四、扭转刚性及不平衡量

其扭转刚性非常高，而且很容易确定，并且由于结构上的对称设计而可自身平衡。因而在一般场合下往往不必进行动平衡，由于它不存在切向或径向间隙且不需润滑，因而一经平衡就能在整个寿命期间得以保持。

五、承受不对中能力强

叠片式挠性联轴器的不对中能力取决于叠片的组数、叠片的外径和扭矩管的长度。它的不对中能力可以胜任大多数实际的需要，金属叠片仅消耗很少的变形能量，其滞后损失可以忽略不计从而克服了其他形式挠性联轴器在高速大功率场合下的发热问题，再加上其本身具有可进行变刚性设计和专门设计，可以满足各种特殊需要。

六、可预测的端部较小的作用力和力矩

采用叠片联轴器可以改善系统支承上的负荷，因位移是连续的，所以不仅可以预测，而且，与其他挠性联轴器相比，可认为它对与它相连的装置和元件施加最小作用力和力矩。

七、恶劣环境的适应性

在设计上能满足大多数环境的需要

1）可在低于零度到三百度的环境下运行

2）可在腐蚀性大气条件下运行

3）可在高海拔条件下运行

4）可在受振动和冲击的条件下运行

八、事故预警能力

叠片挠性联轴器的失效为：

1）在较小不对中量时往往是从最外层叠片连接螺栓根部叠片上的某一点开始，以后才将慢慢波及到整个联轴器。

2）在较大不对中量（大于2.5mm）时，往往是从外部叠片的中间最窄处某一点开始，同样以后才慢慢波及到整个联轴器。

由此可见，在振动传感器的监视下，总有充分的时间得到有关故障的报警，采取必要的措施。

九、失效保护好

无论是M型或T型叠片联轴器都具有“保护环”结构，即使是在未必发生的整个叠片损耗坏的情况下“保护环”可防止扭矩管不适当的径向位移。M型的叠片可使装置在故障情况下和发动机断开而自由旋转。T型通常可在短时间内维持转动而防止透平“飞车”。

十、易于更换

由于叠片联轴器的轴向非线性刚性特性，使它可直接被压装进传递装置且不干扰从动部件。

2.3  叠片联轴器的运行条件

普通叠片联轴器是为了适应轴间的残余不对中而设计的，它将能量从主动轴传递到从动轴上，并能补偿轴间的残余不对中。这些不对中是由角向、横向和轴向不对中组合而成的。这些不对中形成的原因很多，如系列因受冲击、振动、零件磨损、支撑件弯曲变形而引起的不对中以及机加工误差和安装误差等。

这三种基本不对中形成见图

a.在角度不对中条件下，两条中心线相交在两轴端之间的中点，纯角度不对中通常只出现在三轴承系统中且可以用无扭转管联轴器来调整。

b.横向不对中情况下，中心线平行但不重合，两中心线间存在δ距离，最大横向不对中极限值取决于联轴器直径和两轴端的距离。

c.在轴向位移情况，两轴的中心线重合但某一轴端与设计要求产生一个水平位移，热膨胀即会产生这种位移。它可以用带扭矩管和无扭矩管的两种联轴器来调整。

2.4  叠片联轴器的研究方法

叠片联轴器的失效一般由叠片开始，亦即只要有一片叠片破坏就认为该联轴器失效。所以如把叠片联轴器作为一个整体来进行研究就显得没有必要。由叠片组的变形特点可知，以单个叠片平均承受总体载荷来进行强度分析是适宜的，并且在文献31中已得到理论和实验的证明，当然前人多叠片的分析多没有考虑到螺栓孔处的摩擦问题，而实际上该处几乎总是最先破坏的地方，因此对叠片增加摩擦分析是十分必要的。

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