【壓縮機(jī)網(wǎng)】引言

　　金屬撓性聯(lián)軸器用來聯(lián)接不同主、從動機(jī)，將主動機(jī)的動力和轉(zhuǎn)速傳遞給從動機(jī)的同時，通過金屬撓性元件的彈性變形來吸收機(jī)組的軸向、角向、徑向不對中，具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、附加彎矩小、免維護(hù)、噪音小等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于由燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)等驅(qū)動的高速大功率透平壓縮機(jī)組和發(fā)電機(jī)組以及各種石化流程泵。

　　聯(lián)軸器中常見的過載保護(hù)結(jié)構(gòu)有剪切銷式、“燕尾槽”式和液壓式，本文主要討論這三種過載保護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點以及適應(yīng)的場合。

　　1、剪切銷式過載保護(hù)結(jié)構(gòu)

　　剪切銷式過載保護(hù)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　剪切銷式過載保護(hù)結(jié)構(gòu)由一定數(shù)量的剪切銷均布在特定分度圓上。剪切銷的中間設(shè)計有剪切槽，當(dāng)機(jī)組發(fā)生過載時，剪切銷會在剪切槽的位置發(fā)生斷裂，使主、從動機(jī)脫開，阻斷過載力矩的傳遞，從而起到保護(hù)機(jī)組的作用。

　　剪切槽直徑的計算公式如下[1]：

　　式中：    為剪切銷承受的極限扭矩；

　　為剪切銷分布圓半徑；

　　為剪切銷數(shù)量；

　　為剪切銷材料的抗剪強(qiáng)度，一般取      為材料的實測抗拉強(qiáng)度。

　　剪斷后的剪切銷如圖2所示。

　　2、“燕尾槽”式過載保護(hù)結(jié)構(gòu)

　　“燕尾槽”式過載保護(hù)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

　　“燕尾槽”式過載保護(hù)結(jié)構(gòu)零件上設(shè)計有一條“燕尾”形剪切槽，當(dāng)機(jī)組發(fā)生過載時，零件會在剪切槽的位置發(fā)生斷裂。

　　“燕尾槽”一般采用有限元計算“燕尾槽”處的當(dāng)量應(yīng)力 ,     ， 為材料的實測抗拉強(qiáng)度。“燕尾槽”應(yīng)力計算云圖如圖4所示，剪斷后如圖5所示。

　　3、液壓式過載保護(hù)結(jié)構(gòu)

　　液壓式過載保護(hù)結(jié)構(gòu)如下圖6所示。

　　液壓式過載保護(hù)結(jié)構(gòu)通過在封閉腔體內(nèi)注入壓力油，在結(jié)合面上形成一定的壓力，然后通過結(jié)合面的摩擦力來傳遞扭矩，傳遞扭矩能力的大小和注油壓力有關(guān)，如圖7所示。過載后通過剪斷安全管釋放壓力（如圖8所示），從而實現(xiàn)保護(hù)功能。

　　 

       4、三種過載保護(hù)裝置優(yōu)缺點對比

　　通過不同過載保護(hù)結(jié)構(gòu)的工作原理可以看出：

　　（1）剪切銷式過載保護(hù)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，成本低，在機(jī)組發(fā)生過載后，只需要更換剪切銷，就可以再次運(yùn)行；通過增加或減少剪切銷的數(shù)量，即可實現(xiàn)不同扭矩下的過載保護(hù)功能。但由于過載保護(hù)功能是通過多個剪切銷共同實現(xiàn)，存在尺寸一致性、載荷均勻性問題，當(dāng)機(jī)組工況不穩(wěn)定，可能存在剪切銷在并未達(dá)到過載扭矩前出現(xiàn)疲勞失效的風(fēng)險。因此，剪切銷式過載保護(hù)結(jié)構(gòu)一般要求過載扭矩距離工作扭矩要有2.5倍以上的安全距離。

　　另外，剪切銷與孔采用精密配合，當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)子很大時，用來安裝剪切銷的傳扭孔對齊困難，導(dǎo)致更換剪切銷比較麻煩。

　　（2）“燕尾槽”式過載保護(hù)結(jié)構(gòu)相對于剪切銷結(jié)構(gòu)，精度高，抗疲勞性能好，但在機(jī)組發(fā)生過載后，需更換帶“燕尾槽”結(jié)構(gòu)的零件，成本相對較高。當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)子很大時，也存在更換困難的情況。

　　（3）液壓式過載保護(hù)結(jié)構(gòu)不存在疲勞問題，過載扭矩可以通過注入不同的油壓來控制；在機(jī)組發(fā)生過載后，只需要更換安全管，重新注入壓力就可以再次運(yùn)行；安全管與剪切口無精度配合要求，更換方便。但由于自身結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，采購成本非常高，并且對安裝過程有一定的技術(shù)要求。

　　5、結(jié)論

　　聯(lián)軸器的過載保護(hù)功能均需要通過試驗進(jìn)行標(biāo)定，通過以上對比分析，結(jié)合成本考慮，在工程應(yīng)用時可按表1進(jìn)行選用，但需要結(jié)合轉(zhuǎn)子動力學(xué)和安裝空間要求。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]中國機(jī)械設(shè)計大典. 江西科學(xué)技術(shù)出版社，2002.

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