联轴器

正在转动的联轴器
联轴器是一种机械零件，可以连接二个不同机器的轴，在传动过程中一起旋转。一般来说在联轴器运作过程中，二个轴不会脱开，不过有些有扭力限制功能的联轴器，在扭力过大时会使二轴有速度差，甚至脱开的功能。在加工车间和工厂内，也被广泛称为“靠背轮”。
联轴器的主要用途是结合二个旋转件，在一定程度的轴向、角度偏差或端面位移时仍能正常的运作。若妥善的选择、安装及维护联轴器，可以减少大量的维修费用及停机时间。

**使用目的**
在机器中安装联轴器有许多不同的目的，最常见的目的如下：
*功率或转矩的传输。
*连结二个个别制造的旋转机器的轴（如马达和其他机械），在需要更换或维修时可以脱开。
*增加机械的可挠性，允许轴有小幅度的偏差。
*减少传动时在轴上传递的冲击性负载。
*保护传动轴，避免过转矩。
*调整或改善旋转元件的振动特性。

**联轴器的种类**

**刚性联轴器**
刚性联轴器的好处是可以精确的传递扭矩，不过对于二个轴的同心度要求非常高，也就是说要求二个转轴要在同一直线上，若同心度偏差过大，不但影响联轴器的性能，甚至可能影响其寿命。刚性联轴器可分为以下几类：
*sleeve coupling：联轴器以轴套的方式连接二个轴，其结构简单，尺寸小，价格也低，但装配和折卸时相当费时不便。
*夹壳联轴器（clamp coupling），或称开口套筒联轴器（split-muff coupling）或压紧联轴器（compression coupling）：联轴器是一个可打开、附有螺栓的夹壳，可以安装后锁紧螺栓使二轴连接，其优点是可以在不移动二轴的情形下，装配或折卸联轴器，不过二轴同心度较低，联轴器结构较复杂，平衡精度不佳。
*Flange coupling：连轴器分为二部份，均带有法兰，组装时先将二部份的连轴器分别用键和轴固定，再用螺栓组合二部份的联轴器，其结构简单，可传递较大转矩，不过对两轴同心度的要求也很高。

**挠性联轴器**
挠性联轴器允许在有轴向、径向或角度偏差时传递力矩，举例如下：
*波纹管联轴器（Bellows coupling）：由波纹管及轴套组成，结构简单，不但背隙较小，且能吸收更大的同心度以及角度偏差，同时能提供更好的刚性(高扭转刚性)供机构使用。
*jaw coupling：在联轴器两轴之间加入十字形的弹性体，增加挠性并减少振动。
*弹性体联轴器：由二个爪型轴套和一组花瓣型弹性体组成，吸震能力强；其弹性体有不同萧氏硬度配方可供不同需求机构使用搭配。
*弹性套柱销联轴器（Bushed pin type coupling）：由二个轴套组成，一个轴套附有柱销及弹性材质的套管，另一个则有对应的销孔，利用有弹性套的销来传递力矩，在轴向有挠性，有良好的动态特性，不过可能会有各柱销受力不一的问题。
*万向接头：是连接两根刚杆的接头，接头由一对相对方位为 90° 的普通铰链组成，两刚杆在任何角度下均可运作，不过当传动轴等速旋转时，从动轴会有运动的变化。
*十字滑块联轴器：专门用在传动轴及从动轴平行不共线的场合，由三个圆盘组成，中间的滑块圆盘两侧均有榫，两者夹角90度，而接到主动轴及传动轴的圆盘则有对应的榫槽，在旋转时，滑块圆盘会有径向的运动。

**十字滑块联轴器**
十字滑块联轴器的动画
十字滑块联轴器（Oldham coupling）是一种联轴器，可以连接二个平行的轴。十字滑块联轴器是1821年爱尔兰的工程师John Oldham (engineer)为了解决paddle steamer的设计问题而发明的。十字滑块联轴器由三个圆盘组成，一个接输入轴，一个接输出轴，中间的圆盘则利用tongue and groove的方式和两个圆盘相连接。连接输入端的舌榫和连接输出端的舌榫互相垂直，中间的圆盘会绕着其圆心旋转，速度和输入轴及输出轴相同。中间圆盘圆心的轨迹为圆形，以输入轴和输出轴之间的中间为圆心。一般而言十字滑块联轴器会配合弹簧以减少机构中的背隙。十字滑块联轴器也可以用二个万向接头代替，但十字滑块联轴器的体积比两个万向接头要小。
*Thompson coupling：一种改良型的双万向接头，可以在等速情形下传递转矩。
*Disc coupling：在联轴器两轴之间加入一片不锈钢的碟型弹簧（或是有二个碟型弹簧，中间夹一个刚性中间块），常用在伺服系统，不过因为相当精密，安装或使用不当很容易造成损害。
*膜片联轴器（Diaphragm coupling）:也称为膜盘联轴器，使用膜片作为联轴器中的弹性材质，利用特定形状的的（金属）膜盘的变形来吸收机组的不对中。金属膜片可以加大旋转刚度，塑胶或橡胶的膜片则可吸收振动。它具有强度高，重量轻，功率密度大、补偿不对中能力强、对机组的附加作用力小等优点，特别适合于对联轴器重量和悬挂弯矩比较敏感的高速大功率透平压缩机组。。
*齿轮联轴器：用齿轮作为动力传动的方式，其允许低背隙和高刚性的扭矩传递；同时可补偿横向、轴向和角度偏差，不过有背隙及需要保养为其最大的问题。
*Hirth coupling

**扭力限制联轴器**
扭力限制联轴器可以保护系统，避免出现过大的扭力。
以下为机械式（滚珠板簧结构）扭力限制联轴器的特性说明：
市面上的机械滚珠式扭力限制联轴器 主要有两种复归型式:「自动复归」与「手动复归」。常见应用于机械设备，如橡塑胶押出机、破碎机及高精密级 CNC 加工中心机等。
• 透过「滚珠」定位在定位沟里走滚动。
• 利用「板簧、蝶型弹片」，而非弹簧 - 增加其使用及维持力量之寿命。
注意: 扭力限制器皆须配合安装近接开关做检知。

**联轴器的选用及安装**
一般而言，好的联轴器需符合以下的条件：
*容易安装，在需要维修及更换时也容易脱开。
*传递效率高，损失少。
*允许两轴之间有一定程度的误差。
*在运转时可以减少两轴间的对位误差，提高传动功率及机器运转时间（包含联轴器、轴承及油封的寿命）。
在安装连轴器时，一般会建议配合制造商的目标中心点偏移值，使机器维持在一个非零的偏移值，其目的是使得当实际运转时，因着温度的变化使着偏移值维持在一个理想的范围内。

**轴心偏移量测**
轴心偏移可以利用针盘量规（dial gauge）或测隙规（feeler gage）来量测。不过在量测时要考虑支架的凹陷及视差的影响。
轴心偏移的校正可以使用雷射轴心校正，精准度很高。

**联轴器的保养及损坏原因**
联轴器的保养一般比较简单，检查项目如下：- 目测检查，确认是否有磨损或疲劳的征兆，然后清洁联轴器。- 若是联轴器需要润滑，检查及更换润滑油，大部份的联轴器一年只需要更换一次润滑油，不过若使用在恶劣环境或是特殊的工作条件，润滑油可能要数个月就更换一次。- 记录针对每个联轴器作的保养工作，及保养日期。
不过即使联轴器有定期保养，还是有可能损坏，以下即为在定期保养下，联轴器损坏的原因：- 联轴器安装不正确- 联轴器遭受蓄意破坏- 联轴器选用不当- 使用条件超过原设计规格（如转速过高、力矩过大等）
若要提升联轴器的寿命，就需要在更换下一个联轴器之前，先了解其造成其损坏的原因，以下是一些联轴器异常时，可能会出现的情形：- 异常噪音，包括有尖锐异音或是震颤音- 剧烈振动或摆动- 润滑油漏出或是变脏，可能代表油封己损坏

**联轴器的转动平衡校正**
联轴器一般在出厂前就会作转动平衡校正，不过偶尔会在使用中会出现大幅的平衡偏差。联轴器的转动平衡校正非常困难及昂贵，一般只有在运转公差要求很高时，才有必要进行平衡校正。系统可允许的联轴器不平衡程度和联接的机器特性有关，可以用详细的分析或是经验得知。

**参考**

**参见**
离合器
*轴心雷射校正
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