第二章   疊片聯軸器簡介

要對疊片聯軸器進行研究，我們首先要了解它的結構和所受載荷的形式，然后建立起適宜的數學模型來才可以運用既有的有限元分析工具進行工作。

2.1  疊片聯軸器的結構

在實際應用中，根據疊片型式的不同聯軸器主要被分為兩大類：

1)具有輪輻型疊片的M系列

2)具有束腰疊片的T系列

兩種系列的聯軸器除疊片及連接情況不同外，結構型式基本相同。從使用上來著眼，疊片組可為單組或雙組，各組疊片都均勻承擔一定比例的不對中（每組疊片所允許的角不對中一般不大于1/2度，但特殊設計時每疊片組可承受1——2度的不對中），疊片厚度一般為0.3——0.38mm,采用冷軋薄板沖壓成型。

疊片聯軸器的結構如上圖所示，其兩邊各有一組疊片，左側聯接發動機的法蘭盤，其中三個主動螺栓（如1，3，5）與疊片組相連，三個從動螺栓聯接疊片組與中間軸的法蘭盤。右邊一組同理。在傳遞扭矩時，一部分金屬疊片被拉伸，另一部分受到壓縮而趨向波折。當存在軸向、徑向和角向偏移時，疊片產生波狀變形。

2.2  疊片聯軸器的運行特點

和其他聯軸器相比，撓性疊片聯軸器有其自身獨特的運行特點，主要為：

一、無需潤滑

撓性疊片聯軸器通過柔軟的疊片彈性變形來補償聯軸器在各種情況下引起的不對中量，是一種金屬干式聯軸器，由于在高速運轉情況下無需潤滑，從而避免了在高速應用場合下潤滑系統的費用和復雜問題，同時使聯軸器避免了積油的麻煩，因為積油能影響到聯軸器的平衡，且使振動達到能接受的水平，當然，目前在疊片與疊片之間也使用一些潤滑脂以期改善相互之間的摩擦力，從而達到改善所受應力的目的。

二、徑向負荷能力與徑向剛度

疊片聯軸器在法向上可以近似以為是剛性的，因此可以把單組元件中間軸的疊片聯軸器用于兩軸三支承系統，將剛度軸系轉變為撓性軸系。并且，每疊片組即使在最大容許偏斜下工作時，其徑向剛性也非常低。

三、軸向剛性非線性變化

疊片聯軸器的軸向剛性為零偏轉時為零，且隨著偏斜的增加而非線性增加，這種非線彈性特性的失諧效果使得聯軸器沒有大幅度軸向振動的可能。

四、扭轉剛性及不平衡量

其扭轉剛性非常高，而且很容易確定，并且由于結構上的對稱設計而可自身平衡。因而在一般場合下往往不必進行動平衡，由于它不存在切向或徑向間隙且不需潤滑，因而一經平衡就能在整個壽命期間得以保持。

五、承受不對中能力強

疊片式撓性聯軸器的不對中能力取決于疊片的組數、疊片的外徑和扭矩管的長度。它的不對中能力可以勝任大多數實際的需要，金屬疊片僅消耗很少的變形能量，其滯后損失可以忽略不計從而克服了其他形式撓性聯軸器在高速大功率場合下的發熱問題，再加上其本身具有可進行變剛性設計和專門設計，可以滿足各種特殊需要。

六、可預測的端部較小的作用力和力矩

采用疊片聯軸器可以改善系統支承上的負荷，因位移是連續的，所以不僅可以預測，而且，與其他撓性聯軸器相比，可認為它對與它相連的裝置和元件施加最小作用力和力矩。

七、惡劣環境的適應性

在設計上能滿足大多數環境的需要

1）可在低于零度到三百度的環境下運行

2）可在腐蝕性大氣條件下運行

3）可在高海拔條件下運行

4）可在受振動和沖擊的條件下運行

八、事故預警能力

疊片撓性聯軸器的失效為：

1）在較小不對中量時往往是從最外層疊片連接螺栓根部疊片上的某一點開始，以后才將慢慢波及到整個聯軸器。

2）在較大不對中量（大于2.5mm）時，往往是從外部疊片的中間最窄處某一點開始，同樣以后才慢慢波及到整個聯軸器。

由此可見，在振動傳感器的監視下，總有充分的時間得到有關故障的報警，采取必要的措施。

九、失效保護好

無論是M型或T型疊片聯軸器都具有“保護環”結構，即使是在未必發生的整個疊片損耗壞的情況下“保護環”可防止扭矩管不適當的徑向位移。M型的疊片可使裝置在故障情況下和發動機斷開而自由旋轉。T型通常可在短時間內維持轉動而防止透平“飛車”。

十、易于更換

由于疊片聯軸器的軸向非線性剛性特性，使它可直接被壓裝進傳遞裝置且不干擾從動部件。

2.3  疊片聯軸器的運行條件

普通疊片聯軸器是為了適應軸間的殘余不對中而設計的，它將能量從主動軸傳遞到從動軸上，并能補償軸間的殘余不對中。這些不對中是由角向、橫向和軸向不對中組合而成的。這些不對中形成的原因很多，如系列因受沖擊、振動、零件磨損、支撐件彎曲變形而引起的不對中以及機加工誤差和安裝誤差等。

這三種基本不對中形成見圖

a.在角度不對中條件下，兩條中心線相交在兩軸端之間的中點，純角度不對中通常只出現在三軸承系統中且可以用無扭轉管聯軸器來調整。

b.橫向不對中情況下，中心線平行但不重合，兩中心線間存在δ距離，最大橫向不對中極限值取決于聯軸器直徑和兩軸端的距離。

c.在軸向位移情況，兩軸的中心線重合但某一軸端與設計要求產生一個水平位移，熱膨脹即會產生這種位移。它可以用帶扭矩管和無扭矩管的兩種聯軸器來調整。

2.4  疊片聯軸器的研究方法

疊片聯軸器的失效一般由疊片開始，亦即只要有一片疊片破壞就認為該聯軸器失效。所以如把疊片聯軸器作為一個整體來進行研究就顯得沒有必要。由疊片組的變形特點可知，以單個疊片平均承受總體載荷來進行強度分析是適宜的，并且在文獻31中已得到理論和實驗的證明，當然前人多疊片的分析多沒有考慮到螺栓孔處的摩擦問題，而實際上該處幾乎總是最先破壞的地方，因此對疊片增加摩擦分析是十分必要的。

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