活齒橡膠板彈性聯軸器主要結構參數的確定

摘要 推導了主要結構參數計算式,并在此基礎上提出了具體設計方法和步驟。
  關鍵詞 彈性聯軸器 活齒 橡膠板 結構參數

1 活齒橡膠板彈性聯軸器的結構與應用

  活齒橡膠板彈性聯軸器的結構如下圖所示。楔形板2(又稱活齒)的大端為具有漸開線齒廓的輪齒,并與中間環4上具有傾斜角20o的梯形槽相接觸,相當于齒輪與齒條的嚙合。楔形板的小端為圓弧形,支撐在右半聯軸節6楔形槽內。當聯軸器傳遞轉矩時,由于橡膠板的彈性變形,以及楔形板牙齒部分與中間環梯形槽兩側面間的相對滑動,產生的摩擦阻尼作用下,聯軸器起到緩沖、吸振作用。該種聯軸器結構簡單、減振性能好、傳遞轉矩大,特別適用于傳遞功率和周期性振動較大的機械傳動,如活塞壓縮機、柴油發電機等。

活齒橡膠板彈性聯軸器簡圖
1.左半聯軸節 2.楔形板 3.螺栓 4.中間環
5.擋板 6.右半聯軸節 7.橡膠板 8.墊圈 9.螺母

2 活齒橡膠板彈性聯軸器粘接強度計算

  活齒與橡膠板、橡膠板與右半聯軸節是粘接固定的,當粘接強度不足時,將導致粘接處開縫而失效。由于鋼制的活齒與中間環的擠壓強度遠高于活齒與橡膠板的粘接強度,故其粘接強度是該種聯軸器的主要失效形式。由文獻提供,活齒橡膠板彈性聯軸器的粘接強度條件為

        (1)

式中:σ—最大粘接拉應力,MP;
    Tc—聯軸器計算轉矩,Nmm,Tc=KtT0;
    T0—聯軸器額定轉矩,Nmm;
    Kt—載荷系數;
    z—活齒個數;
    a—橡膠板寬度,mm;
    b—橡膠板高度,mm;
    R—活齒分度圓半徑,nn;
    l—楔形板回轉中心O1距活齒分度圓的徑向距離,mm;
    Pt—活齒所受圓周力,N;

  [σ粘]—許用粘接拉應力,MPa。
將Tc=KtT0及Pt=KtT0/(zR)代入式(1),整理得

       (2)

  根據設計經驗,橡膠板的尺寸a、b及相關尺寸l與活齒分度圓半徑R具有下列關系:

a=0.31R; b=0.44R; l=0.26R       (3)

將上述關系式代入式(2),整理得式

     。4)

  式(4)即為活齒橡膠板彈性聯軸器滿足粘接強度時活齒分度圓半徑計算式。分度圓半徑求出后,可按下式計算加工單個活齒時,原整個毛坯齒輪的模數和齒數

mz'/2=R      (5)

式中:m—活齒或毛坯齒輪的模數,mm;
   z'—整個毛坯齒輪的齒數。
   將求得的R值代入式(3),則a、b、l可求。

3 活齒橡膠板彈性聯軸器減振能力計算

  活齒橡膠板彈性聯軸器具有較好的減振性能,工作時可降低工作機的載荷,提高工作機的使用壽命,而聯軸器的減振能力與其剛度C有關,由文獻知,當給定動力放大系數Kd時,聯軸器的剛度須滿足如下關系式:

      (6)

式中:n—聯軸器的轉速,r/min;
   I1—主動軸上的等效轉動慣量,Nms2;
   I2—從動軸上的等效轉動慣量,Nms2。
   由文獻知,活齒橡膠板彈性聯軸器的剛度為

      (7)

式中:K—橡膠板形狀系數;
    G—橡膠板材料剪切彈性模量,MPa;
    h—橡膠板厚度,mm。
將式(7)代入式(6),整理得

     (8)

  式(8)即為活齒橡膠板彈性聯軸器滿足一定減振要求時,橡膠板最小厚度的計算式。

4 活齒橡膠板彈性聯軸器主要結構參數計算步驟

  活齒橡膠板彈性聯軸器在滿足粘接強度的同時,必須滿足給定的減振能力要求,其主要參數的確定可按下述步驟進行:
   1)由粘接強度條件式(4),計算活齒分度圓半徑R,并進一步確定活齒的模數m。
   2)由R及式(3)確定橡膠板寬度a、高度b及相關尺寸l。
   3)根據給定的減振要求(Kd),及已求得的R、a、b、l等參數,由式(8)計算橡膠板的厚度h。

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