1 傳動剛度的計算
下面比較兩種聯軸器在傳動系統中的扭向剛度:金屬波紋管聯軸器和爪形聯軸器,內徑均為32mm。
機床的傳動系統包括伺服電機,直線運動機構,如:滾珠絲杠(由固定軸承、球形主軸、主軸螺母和滑動軸承組成),傳動參數如下:伺服電機的扭向剛度Cm=90,000Nm/rad爪形聯軸器的扭向剛度Cj=21,000Nm/rad波紋管聯軸器的扭向剛度Cb=116,000Nm/rad主軸鍵高h=10mm球形主軸根部直徑d=28.5mm主軸長度L=800mm固定軸承的軸向剛度Rbrg=750N/μm主軸螺母軸向剛度Rn=1060N/μm減速比i=1直線傳動的剛度Cf=165
第一步:計算傳動系統軸向剛度,然後轉換成扭向剛度。主軸的軸向剛度:
滾珠絲杠(主軸、軸承、螺母)總的軸向剛度:
將軸向剛度轉換成扭向剛度:
第二步:計算爪形聯軸器或波紋管聯軸器時傳動系統的剛度:爪形聯軸器總的剛度
帶配波紋管聯軸器總的剛度:
通過以上計算比較,我們可以看出在兩種不同系統中,總的剛度值僅差1.28%,遠小於兩種聯軸器剛度5~6倍的差異。
在許多應用場合中,設計師為達到消除在通常剛性傳動中令人頭痛的振動難題,寧可犧牲1~2%的扭向剛度。通過上述比較計算,選擇採用爪形聯軸器可輕易地達到這個目的。
2 在直線運動中的應用
PHD公司是一家著名的生產液壓、氣動、自動化設備的廠家,生產系列切向皮帶滑動裝置,主要用於直線性多工位定位。這些裝置在應用中通常由伺服電機或步進電機驅動。在過去,皮帶滑動裝置,通常在電機和皮帶滑輪之間採用單體式螺旋型聯軸器,然而由於伺服電機和螺旋型聯軸器配合會產生共振的問題,PHD公司只好尋找別的聯軸器。但是皮帶滑動裝置內的空間十分有限,因此許多聯軸器無法選用。
PHD最終選擇了ROTEX-GS系列的聯軸器,這種聯軸器具有的優點是螺旋聯軸器所沒有的。這種爪型聯軸器的主要優點是在減振特性方面的改變,足以使系統的自然頻率偏離與一般聯軸器所困擾的共振頻率。PHD的工程師還列舉了其它許多優點,包括正反向傳動無間隙、一對固定螺絲消除軸向滑動、更長的壽命等。另外,這種聯軸器的中間彈性體有不同的硬度供選擇,以適合不同角向和軸向的位移。