联轴器扭转刚度测试实验台设计+文献综述(3)
在测量联轴器的静动态刚度时，结合面的研究首先是从结合面的静态特征开始的，而最早则是在前苏联于50年代对各种滑动导轨和铸铁固定的结合面的静态特性所进行的测定[10]。关于结合面的法向静态特性，许多学者如Levina[11,12]、Ostrovskii[13]及Dolbey和Bell先后都对较小的金属结合面进行了实验研究，结果表明，结合面的变形是结合面上的法向压力的函数，具有非线性，且这种函数关系基本符合指数函数关系。另外，潘作良[14]等人在活齿橡胶板弹性联轴器刚度的实验 中，卫冬生【17】等人在大功率膜片联轴器扭转刚度计算研究中， 在弹性联轴器动态刚度的数学建模与实验研究中均对联轴器扭转刚度测试进行了研究。
2 联轴器扭转刚度实验台的设计
2.1设计内容和要求
原始数据：
（1）被测联轴器孔径：15mm～40mm；轴向长度：50mm～150mm。
（2）传递扭矩0～200Nm；
（3）联轴器规格及其他数据见产品图。
技术要求：
（1）装置能够满足联轴器静态及动态刚度测试的实验要求。
（2）转速0～4000 r/min,无级变速；加载无级可调。
（3）激振器采用悬挂式，与实验台本体无刚性连接。
（4）磁吸方式压电传感器测量位移。
2.2 测量方案设计与实验台总体设计
2.2.1方案中所选联轴器介绍
联轴器在所有的机械系统中扮演着非常关键的角色，它是用来连接两根轴以传递扭矩的部件，所以它的扭转刚度等一系列参数的大小，以及其质量的好坏，直接关系着整个机械系统运动是否顺畅和系统的运动的精度，所以必须严格检测它的质量。实验台是用来检测联轴器的静态及动态刚度的。静态刚度是指在静载荷的作用下物体不发生变形的能力。动态刚度原本是指在动载荷的作用下物体不发生变形的能力，而在测试中，并不是给联轴器施加大小不断变化的动载荷，而是用激振器给其施加频率不断变化的动载荷。首先先选择一款实验中测试的联轴器。这里选择凸缘联轴器（如图5，CAD图如图6，三文图如图7），它的型号为YL6。连接轴的轴孔孔径为24mm，它轴向长度为104mm，符合任务书的要求。它的优点：可以通过它来传递比较大的转动力矩，制作过程简单，价钱便宜，应用广泛，它的后期文护与保养也比较简单。它是由两个相同的半联轴器通过M8螺栓固定联接起来的。
图5 凸缘联轴器
图6联轴器CAD简图
图7联轴器三文图
2.2.2 总体设计思路
在方案设计中如何设计一个行之有效并且较为简便的方案，是设计核心与重点。具体设计：需要测联轴器的扭转刚度，首先需要两个参数，施加在联轴器上的扭矩和在这个扭矩作用下产生的角位移。所以，可以利用如下的试验台来测试。简图如图8所示，图中为所选用的联轴器，左端与固定轴（轴1）联接，另一端与旋转轴（轴2）联接。在旋转轴上施加一个扭矩，传递给联轴器，使之发生微小偏转。用压电位移传感器测得位移，利用公式计算出联轴器的扭转刚度，适用于静态与动态刚度测试。
图8刚度测试示意图
注意，施加在旋转轴上的扭矩 实际上并不等于传递到联轴器上的扭矩 ，不仅联轴器在扭矩的作用下发生形变，旋转轴以及两个半联轴器上的螺栓也会发生形变。但由于旋转轴与联轴器之间，固定轴与联轴器之间轴孔配合为过盈配合吗，且用键联接，所以可以分别将两轴与联轴器看做同一刚体，刚度较大，在受扭转力后变形小。而联轴器刚度较小，形变相对来说较大，故可忽略两根轴在扭转力作用下的变形，将轴所受到的扭矩近似相等于联轴器所受到的扭矩。