端面齿联轴器的优点


端面齿可以满足现代工程的复杂要求,如轻型设计、强度好联接及转矩传递的优点,作为一种紧凑的分度及定位零件,端面齿可以获得很高的分度及重复精度。端面齿联轴器可连接钢或塑料材料制成的轴、圆盘、

转子、车轮以及曲柄,其具有很高的配合精度和大转矩传递能力。通常使用在需要高精 密配合装置上,如高精 密机床的旋转分度台、转塔和托盘交换装置,航空发动机的涡扇压缩机、机器人技术、大型燃气轮机

转子轮盘、离心压缩机转子、高速机车转向架空心轴等重大项目上。

端面齿结构类似于法兰盘连接,但在法兰盘的端面上增加了齿形,在转矩传递过程中,受力部件与法兰盘全部不同,端面齿连接的两个部件是靠端面齿形传递转矩,而不是通过拉紧螺栓传递,正常工况下连接螺栓

不受剪切力,只受轴向拉紧力,传递的转矩由多个齿牙来分担,受力非常均匀,避免了应力集中,因此螺栓不易失效,此外端面齿还可以起到定心作用,避免了连接件转轴不同心带来的偏摆,这对高速旋转的连接

件尤为重要。端面齿的连接可优良缩短轴向尺寸,紧凑优良,拆装方便,适合大功率转动连接的场合使用。

端面齿联轴器是一种具有自啮合锁定,自对中和易拆卸特点的连接部件,具有特别结构齿形,互啮的两齿啮合面积大,齿面紧密贴合,具有较高的齿面强度和齿根强度,从而使用寿命长,稳定性好,产品能自动定

心,精度好,可在高转速下传递大转矩,并能将复杂的整体结构分成几个部分简单的结构,便于工业产品的设计、制造、安装和维修。因为齿与齿的接触面是面接触,没有点、线受力而是面受力,具有理想的稳定

性,可以具备转速和提速性能

采用端面齿结构连接的泵转子有如下优点:

1)端面齿结构重量轻、热惯性好、允许速度适宜起动。

2)刚性连接两零件,紧凑转矩传递,能传递大转矩。

3)采用端面齿对中,所有转子部件定中 心,即使这些部件径向膨胀量不同时也可保护所有零件的同心度。

4)转子部件刚度大,临界转速高。

5)维持较低的轴向圆跳动和径向圆跳动。

6)啮合的两齿面无需涂层,无接触微动摩擦腐蚀。

7)若轴向固定螺栓的预紧力由于温度发生了变化,转f-的轴对称性不受影响。

8)易于装配/拆卸,对中重复性好。

9)转子组件现场可以拆装,而不需要再做动平衡,重新装配后具有原始动平衡的能力。


端面齿连接在任何情况下接触齿面之间均无间隙。设计上要求需具有轴向连接预紧力,通常使用螺柱/螺检轴向连接。端面齿的几何尺寸和所需的预紧力都是通过适当的计算方法考虑所有载荷所确定的。

为了补偿两轴的相对位移,内外轮齿啮合较普通齿轮传动具有较大的侧隙。此外,还将外齿轮的街顶制成半径为R‘的球面。齿式联轴器齿轮的齿形,除普通的直齿外,还可制成鼓形齿,当两轴有相对角位移时,鼓形齿可以避免轮t发生边缘接触,实际效果为主啮合面上压力分布的均匀性,并可许用角位移,由于鼓形齿有力的,且已有一对一加工设备,故日前新设计的机械设备都已采用鼓形齿


齿式联轴器由齿数相同的内齿圈和带外齿的凸缘半联轴器等零件组成。鼓形齿是将外齿制成球形,球面中心在齿轮的轴线上,齿侧间隙较一般齿轮大,鼓形齿联轴器可允许较大的角位移,可以实际效果为主齿面的接触条件,提高传递扭矩的能力,延长使用寿命。齿式联轴器的径向尺寸小,承载能力大,补偿两轴相对位移有力的,工作优良,但制造困难,工作时两轴产生相对位移,内外齿面周期性做轴向相对滑动,必然造成齿面磨损和功率消耗,因此齿式联轴器在良好润滑和密封状态下工作。适用于正反转多变、起动频繁的传动轴系,其中TGL型有缓冲吸振性能,适用于中小功率传动;GIICL, GIICLZ型传递转矩能力较高,但补偿性能不如GILL, GICLZ,通常后者应用较广。GICLZ, G II CLZ型需加中间轴,可增加径向位移和角位移。


核主泵端面齿设计及校核计算

1.端面齿齿部基本参数确定确定端面齿几何参数设计过程为:

1)确定啮合部位零件结构的尺寸,即确定啮合传动处的轴外径D

2)确定端面齿数Z,根据外洋标准齿数推荐值通常为12的倍数,即36,48,60,72,96,120和180等,齿数的选择还要考虑齿传动的强度,在轴外径确定的情况,齿数越多,那么齿的模数越小,单个齿也越小;而齿数少

,单齿也就越大。

3)根据之前确定轴的外径D、齿数Z以后,需要确定齿形角Y(齿形的特征),齿形角越大,齿副就比较容易结合,但在结合传递转矩传动中,其轴向脱开力就越大;齿形角越小,齿副结合就比较困难,但在结合传递转


矩传动中,其轴向脱开推力就越小。通常选择齿形角60度、90度或120度

两个零件互啮的端面齿啮合后,在任何一个圆周截面,一个零件的齿厚与相啮合零件的齿槽宽相等,齿面全部贴合;为使齿槽从外径至内径各截面受力均衡,也便于加工(通常采用成形铣刀/砂轮加工,端面齿的齿顶


隙采用等间隙设计,在任意位置上的齿根圆角设计成相同,齿根半径r的大小直接影响齿的疲芳强度,为避免啮合后的干涉,需要S大于r,端面齿齿形的设计为标准收缩齿.在齿厚方向齿厚中 心线左右均按90度Z角


度收缩,在节锥面卜齿厚跟锥距成正比;在齿高方向齿顶和齿根均按相同角度收缩(齿顶倾角a,与齿根倾角相同),这样节锥顶点与根锥顶点是重合的,齿根高与锥距成正比,能保护端面齿啮合后为等间隙。


2.端面齿校核计算

端面齿连接的强度校核计算基本原理是端血齿连接的正确定位和功能由足够的预紧力来保护。考虑所有的载荷和工况计算预紧力,如齿面压力在材料应力限值内齿面压力大于0;齿面应力在材料应力限位内。

端面齿的校核计算与渐片线齿轮的计算方法不同,其传递的转矩T切向力F成止比,齿面倾角形成轴向作用力,互啮的齿副啮合在一起时,如果预紧力足够的话,端面齿会相互支撑,端面齿不会弯曲,齿面上不不断

变化的负载仅仅会在齿根截面上产生轻微的不规则的预紧力分布。

因齿两侧存在倾角,所需轴向预紧力不仅要确定端面齿连接的基础位置.还要传递扭矩。换句话说,当传递负载转矩时,如果没有轴向预紧力时齿副将会分开,

端面齿连接主要是转矩的传递。因此,基本的计算是进行切向力和相关的轴向力引起的应力计算,也包括安 全系数。

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