齒式聯軸器

齒式聯軸器是可移式剛性聯軸器中的一種。它是利用內外齒嚙合來實現兩半聯軸器間的扭矩和旋轉運動的傳遞，適用於聯接兩同心軸的傳動軸系，具有一定補償兩軸相對位移的性能。其結構如圖一，它是由內齒圈、齒軸套及端蓋等主要零件組成，一般小尺寸的齒式聯軸器端蓋和內齒圈可組成整體式。

齒式聯軸器由於其結構緊湊、承載能力大、使用速度範圍廣、工作可靠等特點而在冶金、礦山、起重運輸、石油和船舶等各類機械行業得到廣泛應用。

齒式聯軸器徑向尺寸小，承載能力大，長用於低速重載工況條件的軸系傳動，高精度並經動平衡的齒式聯軸器可用於高速傳動，如燃汽輪機的軸系傳動。由於鼓形齒式聯軸器的角向補償大於直齒式聯軸器，國內外均廣泛採用鼓形齒式聯軸器，直齒式聯軸器屬於被淘汰的產品，選用者應盡量不選用。

目前，在市場上比較常見的齒式聯軸器有一般結構齒式聯軸器，鼓型齒式聯軸器，尼龍齒式聯軸器等。其中，鼓型齒式聯軸器型號眾多，應用廣泛。

齒式聯軸器按其外齒軸套軸向齒形的不同，可分成三種形式，即直齒齒式聯軸器、鼓形齒式聯軸器和特殊鼓形齒式聯軸器。無論那一種，其內齒圈與漸開線直齒內齒輪除在輪齒的頂隙係數選取上有所區別外，其它都一樣。

直齒齒式聯軸器的外齒軸套的軸向齒坯可加工成直線和圓弧形兩種，而分度圓和齒根圓都為直線，這種聯軸器的嚙合形式和漸開線圓柱齒輪內外齒嚙合完全一樣。通過增大內外齒的齒側間隙，來補償兩軸間的相對位移，但補償量有限。

鼓形齒式聯軸器外齒軸套的齒頂加工成圓弧，即齒坯加工成球面，在齒中心平面且與節圓柱面相切的截面內，齒形成鼓形，即所謂的鼓形式聯軸器。其特點是：

1、承載能力高，以彎曲強度計算，在相同條件下，比直齒齒式聯軸器傳遞的扭矩提高15～30%；

2、結構合理，性能可靠，由於齒側呈鼓形，使軸線在一定的角度條件下，其接觸情況得到改善，從而降低了接觸應力，消除了直齒聯軸器齒端部載荷集中，即消除了棱邊擠壓，改善了工作性能。

3、補償性能好，外齒軸套齒形呈鼓形，增大了所聯兩軸允許的相對偏移，其允許的傾角最大可達6度，一般推薦1.5°～2.5°。

聯軸器不對中分為偏角不對中、平行不對中和綜合不對中。偏角不對中是聯軸器端面存在瓢偏，兩個半聯軸器的軸心線呈一個夾角，在旋轉狀態下產生激振力而誘發振動響應。平行不對中是兩個半聯軸器的軸心線不在同一條直線上，而是相互平行保持一段距離，在旋轉狀態下產生振動響應。綜合不對中是實際旋轉機械中最為常見的不對中現象，它既有偏角不對中，又有平行不對中，是兩者的綜合。

在製造過程中，由於工藝或測量等原因造成端面與軸心線不垂直或端面螺栓孔的圓心線與軸頸不同心。在安裝過程中，擰緊連接螺栓（齒套螺栓）后使轉軸產生變形，這時軸頸存在較大的晃度。有時也由於聯軸器圓周方向連接螺栓緊力存在差別，也會引起像聯軸器端面瓢偏一樣的情況。在運行過程中，如果工況變化劇烈，如帶負荷過程中，當負荷帶到某一數值(即軸系扭矩增加到一定值)時，聯軸器發生相互錯位，軸系對中狀態發生變化，聯軸器連接的轉子振動響應會發生突變。軸系扭矩在瞬間發生較大變化，對傳遞扭矩的聯軸器形成衝擊，使聯軸器相互錯位，軸系對中狀態發生變化。

齒式聯軸器的扭轉振動進行了分析研究，主要利用傅立葉級數解法，以間隙、阻尼、激振力為參數，對齒式聯軸器連接軸系的扭轉振動進行了非線性分析；則對齒輪聯軸器連接軸系的軸向振動進行了大量的試驗，並定性地說明產生軸向振動的主要原因，指出軸向振動主要是由於不對中和齒面的摩擦力所引起的，當沒有軸向恢復力或推力軸承時將發生較大的軸向竄動。

振動分析是預測聯軸器不對中的技術之一，它能判斷設備狀態的逐漸變化趨勢，但當判斷一台設備是否處於不對中狀態時，需要有以往很多數據及事例做參考，還要區別出是軸承、潤滑油、聯軸器，還是連接固定的問題，所以有一定的局限性。紅外照相技術則能在設備狀態不佳時，將軸承、電機殼體、聯軸器等過熱的部位區分開來，並確定聯軸器的對中誤差，再結合以振動分析等其它預測技術，其效果會更好。

文獻則通過對高速迴轉的汽輪發電機、送風機進行了試驗，對齒式聯軸器引起的彎曲振動進行了簡要的說明；文獻在不平衡量、潤滑條件、間隙、誤差、負荷等不同的參數條件下對齒式聯軸器連接軸系進行了彎曲振動試驗；另外山內和染谷等人對齒面在干摩擦力作用下對半聯軸器系統的彎曲振動進行了非線性分析，文中指出齒式聯軸器的振動主要與內外齒輪不對中和齒面摩擦有關，在高速迴轉的情況下要特別注意齒面的潤滑。

齒式聯軸器的品種有上百種之多，但基本形式就是兩種：1、內齒和外齒結合式；2、端面齒結合式。其他形式都是在這兩種基礎上的變形。內齒外齒結合式的齒式離合器傳遞扭矩比較大，設計時考慮到用戶的不同需求，有意設計成在齒兩邊的軸端的長度不一致，以便用戶可以根據需要選擇安裝方向。所以，並沒有規定哪一端朝哪裡。安裝時要注意：1、假如是原來的設備上更換，那麼一般要和原來的方向一致，假如是新設計製造的設備，那麼要在不與周邊其它零件有干涉的前提下，按內、外齒結合面越多越可靠的原則安裝。

齒式聯軸器檢修時一般按以下方法進行：

1、檢查聯軸器齒面嚙合情況，其接觸面積沿齒高不小於50%，沿齒寬不小於70%，齒面不得有嚴重點蝕、磨損和裂紋。

2、聯軸器外齒圈全圓跳動不大於0.03mm，端面圓跳動不大於0.02mm。

3、若須拆下齒圈時，必須用專用工具，不可敲打，以免使軸彎曲或損傷。當回裝時，應將齒圈加熱到200℃左右再裝到軸上。外齒圈與軸的過盈量一般為0.01~0.03mm。

4、回裝中間接筒或其它部件時應按原有標記和數據裝配。

5、用力矩扳手均勻地把螺栓擰緊。