联轴器

联轴器和离合器主要用于轴与轴之间的联接，使它们一起回转并传递转矩。

联轴器和离合器的区别在于：用联轴器联接的两根轴，只有在机器停车后，经过拆卸才能把它们分离。

用离合器联接的两根轴，在机器工作中就能方便地使它们分离或接合。

联轴器和离合器大都已标准化了联轴器、离合器和制动器都是常用部件，多数已经标准化。

本章将介绍常用的联轴器、离合器和制动器的结构、特点、应用场合以及选择方法。

对应用越来越多的液力联轴器也作简单介绍。

第一节联轴器由于制造及安装误差或工作中的磨损、受载变形等原因，联轴器所联接的两根轴往往不能对中，常产生轴向、径向、偏角、综合等位移，见图14.1.1，另外有些联轴器常在振动、冲击的环境下工作，因此要求联轴器在传递转距的同时，还应具有一定的补偿轴线偏移、缓冲吸振的能力。

图14.1.1联轴器所联两轴的偏移根据有无补偿相对位移的能力，联轴器可分为刚性联轴器和弹性联轴器。

一、刚性联轴器刚性联轴器结构简单，制造容易、承载能力大，成本低，适用于载荷平稳、转速稳定、两轴对中良好的场合。

刚性联轴器由刚性传力件组成，又可分为固定式和可移式两类。

固定式刚性联轴器不能补偿两轴的相对位移；可移式刚性联轴器能补偿两轴的相对位移。

（一）固定式刚性联轴器1、套筒联轴器如图14 — 2所示，套筒联轴器是由一公用套筒及键或销等联接方式将两轴联接。

这种联轴器的结构简单，径向尺寸小，制作方便，但其装配拆卸时需作轴向移动，适用于两轴直径小、同轴度较高、轻载荷、低转速、无振动、无冲击、工作平稳的场合。

2、凸缘联轴器刚性联轴器中应用最广的是凸缘联轴器，如图14.1.3所示。

它由两个带有凸缘的半联轴器用螺栓联接而成，图14.1.3a 采用两半联轴器凸缘肩和凹槽对中，依靠两半联轴器接触面间的摩擦力传递转矩，两半联轴器用普通螺栓联接。

图14.1.3b 采用铰制孔对中，直接利用螺栓与螺栓孔壁之间的挤压传递转距。

凸缘联轴器使用方便，能传递较大转距，安装时对中性要求高，主要用于刚性较好、转速较低、载荷平稳的场合。

（二）可移式联轴器 14.1.2套筒联轴器 14.1.3 凸缘联轴器可移式刚性联轴器的组成零件间构成的动联接，具有某一方向或几个方向的活动度，因此能补偿两轴的相对位移。

常用的可移式刚性联轴器有以下几种：1、齿式联轴器如图14.1.4所示，齿式联轴器由两个内齿圈2、3和两个外齿轮轴套1、4组成。

安装时两内齿圈用螺栓联接，两外齿轮轴套通过过盈配合（或键）与轴联接，并通过内、外齿轮的啮合传递转矩图14.1.4 齿式联轴器2、3-内齿圈；1、4-外齿轮轴套齿式联轴器的优点是能传递很大的转矩和补偿适量的综合位移，因此常用于重型机械中。

但是，当传递巨大转矩时，齿间的压力也随着增大，使联轴器的灵活性降低，而且其结构笨重、造价较高。

2、十字滑块联轴器如图14.1.5所示，十字滑块联轴器是由两个端面开有径向凹槽的半联轴器1、3和两端各具凸榫的中间滑块2所组成。

中间滑块两端面上的凸榫相互垂直，分别嵌装在两个半联轴器的凹槽中，构成移动副。

如果两轴线不对中或偏斜，运转时滑块将在凹槽内滑动，从而补偿两轴的径向位移，当转速较高时，由于滑块的偏心将会产生较大的离心力和磨损，并给轴和轴承带来附加动载荷。

因此它只适用于轴线间相对位移较大，无剧烈冲击且低速（n<300 r/min）的场合。

3、万向联轴器如图14.1. 6所示,万向联轴器是由分别装在两轴端的叉形接头1、3以及与叉头相联的十字轴2组成。

这种联轴器允许两轴间有较大的夹角α（最大可达35°～45°），且机器工作时即使夹角发生改变仍可正常传动，但α过大会使传动效率显著降低。

1、3-叉形接头；2-十字轴二、弹性联轴器 弹性联轴器包含有弹性元件，能补偿两轴的相对位移，并具有吸收振动和缓和冲击的能力。

（一）弹性套柱销联轴器如图14.1.7所示，弹性套柱销联轴器结构上和凸缘联轴器很近似，但是两个半联轴器的联接不用螺栓，而是用带橡胶弹性套的柱销，。

为了更换橡胶套时图14.1.5 十字滑块联轴器 图14.1.6万向联轴器简便而不必拆移机器，设计中应注意留出距离A ；为了补偿轴向位移，安装时应注意留出相应大小的间隙。

利用弹性套圈可以补偿两轴的偏移，吸收、减小振动和缓冲，所以在正反向变化多、启动频繁的高速轴上应用得十分广泛。

（二）弹性柱销联轴器如图14.1.8所示，弹性柱销联轴器是利用尼龙柱销将两半联轴器联接起来，为了防止柱销滑出，在柱销两端配置挡板。

弹性柱销联轴器的结构简单，更换柱销方便，它对偏移量的补偿不大，其应用与弹性套柱销联轴器类似。

图14.1.7 弹性套柱销联轴器图14.1.8 弹性柱销联轴器※第二节液力联轴器简介液力联轴器，又称液力耦合器，是一种利用液体动能和势能来传递动力的液力传动装置，是和机械联轴器具有不同传动原理的另一种联轴方式。

液力联轴器的类型有：普通型、限矩型和调速型，其基本传动原理相同。

如图14.2.1所示为液力联轴器结构示意图。

其主要由泵轮、涡轮、旋转外壳、主、从动轴以及导管等构件组成。

其中，泵轮2装在与原动机相联的主动轴1上；涡轮4装在与工作机相联的从动轴5上，两轮一般沿轴向相对布置，彼此不直接接触，其间有几毫米的轴向间隙，泵轮与涡轮形状相似，均为具有径向直线叶片的叶轮，。

旋转的外壳3与泵轮用螺栓联接，以防工作液体泄漏。

导管6用以调节腔内液量的大小。

图14.2.1 液力联轴器结构示意图1—主动轴；2—泵轮；3—旋转壳体；4—涡轮； 5—从动轴；6—导管。

当主动轴1在原动机驱动下旋转时，被泵轮叶片带动旋转的液体，将在惯性离心力作用下，从泵轮半径较小的流道进口处，被加速抛向半径较大的流道出口处，使工作液体的能量增大。

上述过程完成了输入的机械能向工作液体能的转化。

增大了能量的工作液体将冲向涡轮外围的叶片。

然后沿涡轮流道作向心运动，涡轮因此受到力矩作用，并以略低于泵轮的转速与泵轮同向转动做功。

完成液体能向涡轮转动机械能的转化。

此时，释放能量后的液体由涡轮流出，重新进入泵轮。

又开始下一个能量转换的循环流动。

液力联轴器就是在封闭腔内液体如此不断的循环中，完成功率传递的。

液力联轴器与机械联轴器比较，具有如下优点：1）可实现空载启动，从而减少原动机的装机容量，改变了“大马拉小车”的现象，降低了功率消耗，节能性好；2）液力联轴器为柔性传动，缓冲减振性好，对原动机和工作机均有良好的过载保护作用；3）采用不同方式调节充液量，在驱动电机转速恒定下可实现无级调节工作机的转速，易于远控和自控，这一优点十分便利电厂单元机组的集中控制；4）液力联轴器工作十分可靠，可以长期无检修运行，使用、维护方便。

因此，在电力、冶金、矿山、化工、纺织和轻工等各行业中，都得到了广泛的应用。

第三节离合器离合器在工作时需随时分离或接合被联接的两轴，不可避免地要受到摩擦、发热、冲剂、磨损等情况。

因而对离合器的基本要求是：接合平稳、分离迅速，操纵省力方便，同时结构简单、散热好，耐磨损、寿命长等。

离合器分为操纵离合器和自动离合器。

一、操纵离合器操纵离合器是通过各种操作方式使之接合或分离的离合器。

主要由啮合式和摩擦式两种，它们分别利用机械的啮合和工作面的摩擦来传递转距。

（一）牙嵌离合器牙嵌离合器是由两个端面带牙的套筒所组成(图14.3.1)，其中套筒1紧配在轴上，而套筒2可以沿导向平键在另一根轴上移动。

利用操纵杆移动滑环4可使两个套筒接合或分离。

为避免滑环的过量磨损，可动的套筒应装在从动轴上。

对中环3是为了便于两轴对中，从动轴端则可在对中环中自由转动。

离合器牙的形状有三角形、梯形和锯齿形。

三角形牙传递中、小转矩，牙数为1560。

梯形、锯齿形牙可传递较大的转矩，牙数为315。

梯形牙可以补偿磨损后的牙侧间隙。

锯齿形牙只能单向工作，反转时由于有较大的轴向分力，会迫使离合器自行分离。

各牙应精确等分，以使载荷均布。

1、3—半离合器；2—对中环；4—滑环牙嵌离合器结构简单，外廓尺寸小，能传递较大的转矩，故应用较多。

但牙嵌离合器只宜在两轴不回转或转速差很小时进行接合，否则牙齿可能会因受撞击而折断。

牙嵌离合器可以借助电磁线圈的吸力来操纵，称为电磁牙嵌离合器。

电磁牙嵌离合器通常采用嵌入方便的三角形细牙。

它依据信息而动作，所以便于遥控和程序控制。

（二）摩擦式离合器摩擦式离合器是利用摩擦副的摩擦力传递转距。

圆盘摩擦离合器有单片式和多片式两种。

图14.3.2所示为单片式摩擦离合器的简图，其中圆盘1紧配在主动轴上，圆盘2可以沿导键在从动轴上移动。

移动滑环3可使两圆盘接合或分离。

工作时轴向压力Fa 使两圆盘的工作表面产生摩擦力来传递扭矩。

图14.3.1牙嵌离合器1—主动摩擦盘；2—从动摩擦盘；3—滑环 摩擦离合器在正常的接合过程中，从动轴转速从零逐渐加速到主动轴的转速，因而两摩擦面间不可避免地会发生相对滑动。

这种相对滑动要消耗一部分能量，并引起摩擦片的磨损和发热。

单片式摩擦离合器多用于转矩在2000N m 以下的轻型机械。

如图14.3.3（a ）所示为多片式摩擦离合器，它有两组摩擦片，主动轴1与外壳 2相联接，外壳内装有一组外摩擦片4，如图14.3.3（b ）所示，其外缘有凸齿插入外壳上的内齿槽内，与外壳一起转动，其内孔不与任何零件接触。

从动轴10与套筒9相联接，套筒上装有一组内摩擦片5，如图14.3.3（c ）所示，其外缘不与任何零件接触，随从动轴一起转动。

滑环7由操纵机构控制，当滑环向左移动时，使杠杆8绕支点顺时针转动，通过压板 3将两组摩擦片压紧，实现接合。

滑环7向右移动，则实现离合器分离。

摩擦片间的压力由螺母6调节。

图14.3.2摩擦式离合器1—外套；2—外摩擦片；3—内摩擦片；4—弹簧； 5—杠杆；6—滑环；7—内套 与牙嵌离合器比较，摩擦离合器具有下列优点：1)在任何不同转速条件卞两轴都可以进行接合；2)过载时摩擦面间将发生打滑，可以防止损坏其他零件；3)接合较平稳，冲击和振动较小。

二、自动离合器自动离合器利用离心力、弹力限定所传递力的数值，自动控制离合。

（一）牙嵌式安全离合器如图14.3.4所示，为牙嵌式安全离合器，端面带牙的离合器左半2和右半3，靠弹簧1嵌合压紧以传递转矩。

当从动轴4上的载荷过大时，牙面 5上产生的轴向分力将超过弹簧的压力，而迫使离合器发生跳跃式的滑动，使从动轴4自动停转。

调节螺母6可改变弹簧压力，从而改变离合器传递转矩的大小。

图14.3.3多片式摩擦离合器1-弹簧；2-离合器左半部分；3-离合器右半部分；4-从动轴；5-牙面；6-调节螺母（二）超越离合器如图14.3.5所示为发动机上的超越离合器。

如图10-40所示，超越离合器的星轮1与主动轴相联，顺时针回转，滚柱3受摩擦力作用滚向狭窄部位被楔紧，带动外环2随星轮1同向回转，离合器接合。