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| 聯(lián)軸器的新技術動向 |
| 作者：三木普利株式會社 澤山龍仁 來源：MM《現代制造》 |
| zui近聯(lián)軸器被越來越多地應用在機床和半導體制造機械等通過伺服系統(tǒng)控制的精密機械上。在這些領域里，和一般的制造機械不同的是，必須要求其輸出相對于輸入具有很高的追隨性。 聯(lián)軸器是連接機械系統(tǒng)的驅動軸和從動軸，用于傳遞動力的機械要素，幾乎所有的制造機械都使用。它的基本作用是吸收兩軸的偏心、偏角和軸向位移誤差，順利地傳遞動力。 根據使用目的，聯(lián)軸器的種類也多種多樣。近年由于伺服馬達的急速發(fā)展，適應高速和高精度控制的需求越來越被強調。尤其在運動控制方面代表性。用于高性能機械裝置上的聯(lián)軸器以金屬聯(lián)軸器為主，如金屬板簧式（又稱金屬膜片型，本文以下均稱為金屬板簧式）和螺旋彈簧型。由于聯(lián)軸器的滯后損失和背隙對機械系統(tǒng)的應答性和定位精度的影響非常大，因此在使用上須十分注意。 聯(lián)軸器的種類 一般聯(lián)軸器分彈性和補償兩大類，即彈性聯(lián)軸器和補償聯(lián)軸器。彈性聯(lián)軸器是利用撓性材料的變形來吸收軸心誤差，如波紋管型、金屬板簧型、螺旋彈簧型、十字平行切縫型以及橡膠/樹脂型等。金屬類聯(lián)軸器大多無背隙且扭轉剛性強。補償聯(lián)軸器是通過聯(lián)軸器部件間的間隙和滑動來吸收軸心誤差的，具代表性的如歐氏聯(lián)軸器和十字銷型聯(lián)軸器等。由于滑動部會發(fā)生背隙，一般在高精度定位控制上，其性能表現是有局限的。 聯(lián)軸器的特性 當馬達軸旋轉，并對機械系統(tǒng)加了一定的扭矩時，如果被驅動部件沒有運轉，馬達的輸出（轉角和扭矩）被伺服系統(tǒng)的彈性所吸收，從馬達軸的角度來說這種現象就稱為空轉。聯(lián)軸器的空轉由扭轉剛性所決定，剛性越強空轉越小。扭轉剛性由部件的撓性材料和固定插軸的轂的剛性所決定。 1.扭轉特性 聯(lián)軸器的扭轉彈性常數是表示扭轉方向上剛性大小的數值。根據不同種類的聯(lián)軸器，其數值也有很大不同。 靜扭轉特性和動扭轉特性在金屬聯(lián)軸器上幾乎沒有差別。但是在橡膠/樹脂型聯(lián)軸器上是有差別的，如應用在較易受靜扭轉特性影響的伺服馬達上時，必須注意。 圖1和圖2表示橡膠/樹脂型聯(lián)軸器的扭轉彈性常數和hysteresis的測定結果。從圖中可以知道橡膠/樹脂型聯(lián)軸器（圖1）的滯后閉環(huán)曲線的面積和相對于縱坐標的傾斜度均比金屬板簧式聯(lián)軸器（圖2）大。也就是說橡膠/樹脂型聯(lián)軸器的滯后損失（正逆轉回歸原位置誤差）大，且扭轉彈性常數小，其對高精度運動控制的不良影響令人擔心。 從圖中還可知道，和橡膠/樹脂型聯(lián)軸器相比，金屬板簧式聯(lián)軸器的滯后損失小，且旋轉傳遞誤差極小，非常適用于高精度運動控制。 2.背隙 聯(lián)軸器的背隙是指在傳遞扭矩時，由于聯(lián)軸器部件間存在有間隙而造成傳遞扭矩為零的現象。金屬板簧式和螺旋彈簧型的聯(lián)軸器不存在背隙。 歐氏及十字銷等補償型聯(lián)軸器，因滑動部件存在間隙而一定存在背隙。圖3和圖4所表示的是十字銷聯(lián)軸器在額定扭矩下進行耐久試驗前后所測出的遲滯曲線。 可以從中了解到耐久試驗前后的遲滯曲線發(fā)生了很大的變化，背隙量也隨使用時間的增加而增加。因此，在使用部件間有滑動或部件相嵌合的聯(lián)軸器時，必須注意背隙引起的性能低劣化。 高性能聯(lián)軸器 zui近聯(lián)軸器被越來越多地應用在機床和半導體制造機械等通過伺服系統(tǒng)控制的精密機械上。在這些領域里，和一般的制造機械不同的是，必須要求其輸出相對于輸入具有很高的追隨性。 特別是在要求高頻率正逆轉，高精度定位以及20 000r/min以上的高速旋轉的工作機床上使用時，聯(lián)軸器除了本身必須具備高剛性外，還必須具有能耐受反復扭轉負載的高彈性疲勞限度的能力，以適應高速運轉。因此，除了聯(lián)軸器本來必須的高剛性、低慣和無背隙等特點以外，為了提高其耐受能力，選材也可以說是極為重要的一環(huán)。 可以預見，今后隨著驅動系統(tǒng)的進步，對包括聯(lián)軸器在內的機械系統(tǒng)的要求會越來越高。 過去，人們只是將聯(lián)軸器作為一個機械部件來考慮，但是，隨著使用聯(lián)軸器的機械裝置本身用途的多樣化，為達到更高的性能，對于聯(lián)軸器的認識，已經從一個單純的機械部件轉變?yōu)槟茏笥艺麄€機械系統(tǒng)性能的重要的機械要素。 因此，光靠聯(lián)軸器廠家獨自的產品開發(fā)來滿足用戶的要求也變得越來越困難?，F在，用戶和廠家聯(lián)手合作，共同開發(fā)符合機械系統(tǒng)要求的聯(lián)軸器已經成為一種趨勢。（ |
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2025第十一屆中國國際機電產品交易會 暨先進制造業(yè)博覽會
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