耦合

联轴器可以减少停机时间，通过吸收未对准来保护轴承和齿轮箱等过早失效的轴承和齿轮箱等机器可靠性。本文的一部分将审查联轴器的基本类型及其特征。第二部分将专注于涉及的权衡以及如何为您的申请选择最佳耦合。

电动机可以提供肌肉，但它需要联接器，以将运动从旋转轴传递到机器的其他部分。起初腮红，任务似乎很容易：使用刚性金属套环将电机轴连接到另一个部件并将其拧紧在其寿命的一英寸内。理论上，这是一种声音方法。然而，在现实世界中，在轴和连接到的部件之间存在轴向（旋转），平行（剪切）和角度（弯曲）未对准。留下未补偿，这些未对准可能会损害性能并提高磨损，加速失败并提高维护成本。正确指定，耦合可以适应不可避免的未对准，节省机器建设者和最终用户的时间和金钱。

将两个轴对准在亚毫米公差中足够困难，但这只是一个开始。现实世界的系统遭受恒定，有时极端温度波动，这导致热扩展不匹配。当它的构建时，一台机器可以完全对齐，但随着它的运输，重建并启动，出现了一系列微小的错位。工厂地板可以随着时间的推移来解决，或者底座中的差分应力可以引入微观捻度。其他因素如重组，机器损坏，震动和振动，更不用说日常磨损，引入扭曲，这些扭曲可以随着年多年甚至一天而变化。对于机器可靠地在其寿命上执行，它需要可以保持电力传输的耦合，同时适应从应用于应用程序的程度变化的程度。

当然，对准的程度和类型并非全部变化。例如，用于印刷机的UNSPOOL轴，与在装瓶机中施加标签的轴，具有显着不同的扭矩和速度。考虑在运动系统中发挥的所有不同潜在变化，并且耦合的任务似乎不再这么简单。

幸运的是，存在广泛的耦合类型，提供各种性能特征。通过以正确的耦合类型和仔细选择其参数，工程师可以设计可靠的系统，该系统提供了恰好的准确性，可重复性和寿命所需的准确性。

“某些类型的联轴器提供更好的错位能力，更好的扭矩能力，更准确，与扭转僵硬直接相关，”业务副总裁Bill Hewitson说Ruland制造业公司（马萨诸塞州Marlborough）。"Some have higher or lower bearing loads, which affects the motors and the components they're connected to, or they’re heavier and have more inertia because they're made out of stainless steel to develop more torque capabilities. Some have electrical isolation capabilities. There's really a vast range of characteristics in motion control couplings that that create little special subsections."

刚性联轴器
耦合的主要任务是转移电力。在它的面上，例如，在电动机轴的运动和致动器的运动之间提供一对一相关性的超硬耦合似乎是理想的选择。对于精密制造应用，例如半导体制造或医疗器械生产，即确实如此。在具有高循环负载的机器的情况下，高刚度耦合提供了平滑的方式。

刚性接头包括螺栓连接到连接的两个轴上的金属套环（参见图1）。风格与最高可能的扭转刚度耦合元素。在上层，刚性联轴器上的转矩，具有大量精度，最大限度地减少沉降时间。在下行，非常僵硬使这些组件几乎无法适应任何未对准。因为高速操作产生导致热扩展诱导的失真的热量，所以刚性联轴器不能用于这些应用。拉伸强度提出了另一个挑战。即使是最强的材料也有一个失败点。在高动态的情况下，例如涉及高扭矩载荷的快速和重复逆转的情况下，持续的机械应力可以使偶联材料变得足够脆弱以失效。

波纹管联轴器
当其名称表明时，波纹管联接器由薄金属波纹管组成，通常是钢，夹在两个轮毂上（见图2）。该设计最大化扭转刚度，同时最小化惯性。考虑了可用的最高性能运动控制联轴器之一，波纹管联轴器以高达10,000 rpm的速度提供功率传输。

用于生产钢波纹管的液压成形技术可以屈服，壁厚为0.4mm，以及多层设计。结果，钢波纹管联轴器可以适应其直径的最高可能扭矩。为了提供更好的性能，设计人员转向模塑镍波纹管，墙壁薄为50米。镍波纹管为精致仪器提供高精度性能，但它们的薄壁可以耐受显着更少的扭矩。

波纹管联轴器可以容纳1至2°的角度未对准，但仅有0.01到0.20英寸的平行未对准。超出这些数字可能在几分钟内导致失败。

圆盘联轴器
圆盘联轴器由刚性轮毂组成，轮毂由一个扁平的弹簧状圆盘隔开，该圆盘允许轮毂成角度移动（见图3）。圆盘联轴器提供非常高的扭转刚度，使其能够非常准确地传递扭矩。该设计可以调整多达3度的角度失调。单圆盘式联轴器的约束太大，即使是很小的平行不对中也无法处理，但添加第二个圆盘会引入额外的自由度，使双圆盘联轴器能够很好地承受平行不对中。

梁联轴器
在扭转刚度光谱的远端位于光束耦合。梁联接器由圆柱形金属片，通常是铝或钢，其中一个或多个由固体金属包围的螺旋切口（梁;见图4）。联轴器可以被归类为单次或多次设计;多芯设计包括一个或多个螺旋切口，在沿着金属缸的一个以上的空间位置。基本上是一个大的机械弹簧，光束耦合可以补偿大量的轴向未对准和角度未对准。单梁联轴器，特别是仅具有单个螺旋切割，不设计用于补偿任何可观的平行错位，但多次设计可以相对容易地执行。

令人惊讶的是，梁联轴器遭受大量的卷积。结果，它们更好地用于低扭矩应用和光负荷。低扭转刚度增加了稳定时间，使其成为高速，高精度应用的差。

下颚联轴器
钳口耦合具有两个相对的轮毂，每个相对的轮毂具有两个或更多个臂或钳口，周围的边缘（见图5）。集线器组装成使得钳口交错，由称为蜘蛛的齿轮状塑料装置隔开。蜘蛛材料通常是聚氨酯，设计成在钳口的金属之前失效。因为钳口交错，即使在蜘蛛发生故障之后，耦合仍将发出功率（到一个点），是驱动运动还是保持组件静电通过保持扭矩。缺点是蜘蛛的失败通常导致对钳口的灾难性损坏。

颌骨联轴器Excel在吸收轴向位移时。它们可以以非常高的速度运行。缺点是它们只能容忍0.5°°的角度未对准，并且几乎没有平行的未对准。因为塑料蜘蛛可以相对容易地变形，所以基本的钳口耦合在扭矩传递中仅提供有限的精度。然而，通过弯曲钳口并仔细选择蜘蛛材料，制造商可以预先加载耦合以实现零间隙性能。

oldham联轴器
与钳口耦合一样，旧式联轴器由两个由塑料构件分开的两个相对的齿形毂组成，但是在那里相似度。从集线器中投射的榫头仅与塑料插入互相交错，不彼此（见图6）。结果，如果塑料插入件由于过量的扭矩或应力而发生故障，则耦合将停止传递功率。这在机器安全应用中可以非常有用，保证如果条件触发耦合失败，则运动停止。因为集线器的榫头不互相接触，因此在校正故障状态后恢复操作只需要安装另一个塑料插入件。轮毂本身很好。

Oldham耦合的主要福利之一是它可以适应大量的平行未对准，以及轴向错位。对于在一天的过程中经历大量热膨胀和收缩的系统是一个很好的选择。它还提供电气隔离，由介电盘提供。缺点是它可以仅以有限速度运行，并且不能容忍大量的角度未对准。

如果有一个真实的工程，那就是没有一个正确的解决方案。可提供的耦合类型范围提供具有多种自由度的工程师，以便它们可以选择最佳组件以适应其应用的负载，扭矩，错位和速度。然而，总的来说，设计师未能提供足够的时间和注意耦合设计，而是将其留下直到最后一分钟。“人们花了很多时间指定的电机，轴承，滚珠丝杠，联系，那种自然的东西，”销售和营销经理鲍勃万峰表示，零本式公司的经理“一个耦合不应该有任何设计或时间考虑，但经常被忽视，但这是一个可以制造或破坏你的机器的表现的物品。“

不要犯这个错误。在本文的第二部分中，我们将讨论耦合设计中的权衡和陷阱，提供关于为您的应用实现最佳性能的最佳方式的提示。