彈性聯(lián)軸器的衰減效果以及彈性聯(lián)軸器對于扭轉振動的貢獻

大功率柴油機輸出轉矩的不均勻性對傳動裝置的工作可靠性和壽命有重大影響。

其一、彈性聯(lián)軸器對柴油機輸出轉矩的衰減效果

大功率柴油機輸出轉矩的不均勻性對傳動裝置的工作可靠性和壽命有重大影響。對多缸柴油機來說，由于以下四方面原因的存在：(1)柴油機氣缸內爆發(fā)壓力所產生的激振力矩是脈沖式周期變化的；(2)柴油機曲柄連桿機構的質量及慣性所產生的激振力矩是周期變化的；(3)接受功率部件所吸收的轉矩不是定值而產生的激振力矩是隨機變化的；(4)各缸功率不均衡偏差的客觀存在及其分布的隨機性導致柴油機輸出轉矩產生隨機波動性等，致使柴油機輸出轉矩的不均勻性是無法避免的。其實際輸出值是由其輸出轉矩的平均值和一系列不同振幅、不同頻率和不同初相位的簡諧力矩疊加而鬧習。在某些工況，柴油機輸出轉矩的瞬時峰值甚至是其平均值的5一6倍，或者多。尤其是大功率柴油機由于其輸出轉矩大，致使其輸出轉矩的瞬時峰值非常大，進而使其后的車輛傳動裝置的工作條件十分惡劣，從而導致傳動裝置動負荷大，壽命降低。為了改變柴油機輸出轉矩的不均勻性，柴油機內部均裝有扭振減振器，但仍不能滿足車輛傳動裝置的工作要求。為了改變傳動裝置的工作條件、延長其使用壽命，一般在柴油機與傳動裝置之間安裝具有減振性能的彈性柱銷聯(lián)軸器，從而達到衰減柴油機輸出轉矩的不均勻性。經使用表明：裝有彈性聯(lián)軸器比剛性聯(lián)接的車輛傳動裝置，其故障率明顯降低、壽命大大延長。目前，彈性聯(lián)軸器種類豐富，選用何種彈性聯(lián)軸器能夠與柴油機和傳動系統(tǒng)達到良好的匹配需從理論和試驗研究來確定。以下針對某一具體柴油機和某動力傳動系統(tǒng)，分別采用硫化橡膠齒彈性聯(lián)軸器、橡膠齒套彈性聯(lián)軸器和兩種蓋斯林格彈性聯(lián)軸器進行減振試驗研究，目的是探求用于車輛傳動裝置的四種聯(lián)軸器對柴油機輸出轉矩不均勻性的衰減效果及其變化規(guī)律。

其二、彈性聯(lián)軸器對于扭轉振動的貢獻

梅花聯(lián)軸器是機械產品軸系傳動中較常見的連接部件。其功能是連接兩軸共同回轉以傳遞轉矩和運動、補償所連兩軸相對位移和改變系統(tǒng)傳遞動力學特性。其應用范圍設計國民經濟的眾多領域，是品種繁多、使用量大的通用基礎部件。彈性聯(lián)軸器作為航空發(fā)動機、減速器、動力裝置或者功率吸收裝置之間的連接結構，在實際工作中會遭遇因振動過大而造成事故發(fā)生。

彈性聯(lián)軸器對于扭轉振動的貢獻主要在于聯(lián)軸器中的彈性元件。這些彈性元件是用橡膠、聚氨醋和尼龍等材料制成。橡膠等非金屬與金屬材料相比具有如下優(yōu)點：彈性模量范圍大容易獲得不同剛度的彈性元件；質量輕、內摩擦大、阻尼性能好、單位體積儲存的變形能量多、無機械摩擦、無需潤滑等。正是由于彈性材料的這些特性，尤其是彈性模量范圍大，相比較金屬材料，其剛度小彈性大的特點使其在軸系運轉過程中，雖然對于橫向和彎曲振動的減少有著巨大的貢獻，但是也帶來了扭轉動振的增加。

由于前文所述，旋轉機械在變速過程中，振動信號是一種非平穩(wěn)信號，傳統(tǒng)的傅利葉分析的方法不適用于分析這種情況的信號，所以，人們著手研究旋轉機械扭轉振動信號的特點，提出新的解決辦法。

由于旋轉機械的扭轉振動的共同特點是：轉速高，功率大。根據(jù)這一特點，尋找一種能夠清晰、準確、適應轉速變化的快速易和可靠的分析法。由于旋轉機械在轉動的過程中，雖然由于速度的變化導致每周旋轉的時間存在不同，但是轉軸每轉一周所轉過的角度都是360度，因此，根據(jù)這個特點，如果能夠將時域的等時間間隔采樣轉換成等角度間隔的采樣，那么無論轉速如何變化，等角度采樣間隔不變，轉軸每轉一周的采樣點數(shù)仍然不變，這樣就把轉軸扭轉振動的非平穩(wěn)信號重新轉化成平穩(wěn)信號，利用傅利葉分析的方法重新適用起來，這種方法就是階次分析的方法。

分析旋轉機械的行為是動態(tài)信號分析的一個關鍵的應用。由于旋轉機械產生與轉速相關的往復振動和噪聲信號。這些關系在動態(tài)信號分析中往往是不明顯的，特別是在與轉速相關聯(lián)的時候。因此，階次分析成為分析與轉速有關的旋轉或往復運動機械噪聲與振動信號的關鍵技術，例如齒輪箱、汽輪機、聯(lián)軸器和內燃機等旋轉機械。所謂階次，實質是轉速的歸一化。階次成分是轉速的振動諧波。階是轉速頻率，m階是n倍的轉速。階次成分就是轉速的振動諧波以風扇齒輪為例，假設齒輪式25個齒，如果帶動齒輪的轉軸轉速為一階的話，那么齒輪就是25階，而且不隨轉速的改變而改變。

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