孔销联轴器(Pin-Coupling 或 Pin-Bushing Coupling)是一种可拆卸、柔性补偿的联轴器,适用于需要一定角度和轴向偏差补偿的中低扭矩传动系统。它由两个带孔的半联轴器和中间的销轴+弹性套(或金属衬套)组成,通过销轴传递扭矩,同时允许一定的径向、角向和轴向位移。
1. 结构与工作原理
(1)基本组成
部件 | 功能 | 材料 |
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半联轴器(法兰盘) | 连接输入/输出轴,带销孔 | 铸铁(HT250)、铸钢(ZG270-500)、铝合金 |
销轴(Pin) | 传递扭矩,承受剪切力 | 45#钢(调质)、不锈钢(耐腐蚀) |
弹性套(Bushing) | 缓冲振动,补偿偏差 | 橡胶、聚氨酯(PU)、尼龙(PA66) |
锁紧螺母/卡簧 | 固定销轴 | 标准件(8.8级螺栓) |
(2)工作原理
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扭矩传递:扭矩通过销轴在两半联轴器之间传递,弹性套吸收冲击和振动。
-
偏差补偿:
-
径向偏差(<0.5mm):弹性套变形适应。
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角向偏差(<1°):销轴在孔内微小摆动。
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轴向位移(±1~2mm):弹性套压缩/拉伸。
-
2. 主要类型
类型 | 特点 | 适用场景 |
---|---|---|
标准孔销联轴器 | 刚性销+橡胶套,低成本 | 泵、风机、输送带 |
金属衬套型 | 销+青铜/钢衬套,耐高温 | 重型机械、冶金设备 |
弹性柱销联轴器(GB/T 5014) | 尼龙销+挡圈,免维护 | 电机-减速机连接 |
轮胎式联轴器 | 整体橡胶环,高补偿能力 | 船舶、矿山机械 |
3. 设计计算要点
(1)扭矩计算
T =
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T:实际工作扭矩(N·m)
-
:额定扭矩(查手册)
-
K:工况系数(1.0~2.5,冲击负载取大值)
(2)销轴强度校核
-
\:剪切应力(MPa)
-
d:销轴直径(mm)
-
:销轴数量
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:许用剪切应力(45#钢取80~100MPa)
(3)弹性套寿命估算
-
N:疲劳寿命(小时)
-
:径向偏差(mm)
-
:材料常数(橡胶C≈1.5×10⁶,k≈3)
4. 选型与安装
(1)选型步骤
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确定扭矩:计算或查询设备需求扭矩。
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选择类型:根据偏差、转速、环境(如耐腐蚀、耐高温)。
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匹配孔径:确保联轴器内孔与轴径一致(H7/js6配合)。
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检查空间:避免与周边部件干涉。
(2)安装要点
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对中要求:径向偏差<0.2mm,角向偏差<0.5°。
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紧固方式:销轴需均匀锁紧,弹性套不得过度压缩。
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润滑:金属衬套型需定期加注润滑脂(锂基脂)。
5. 优缺点对比
优点 | 缺点 |
---|---|
结构简单,成本低 | 补偿能力有限(相比万向节) |
缓冲振动,保护设备 | 高转速时弹性套易磨损 |
易于拆卸维护 | 不适用于大扭矩(一般<5000N·m) |
6. 典型应用案例
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水泵机组:补偿电机与泵轴的微小偏差,减少轴承磨损。
-
食品输送带:尼龙销联轴器,免润滑,符合卫生标准。
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工程机械:金属衬套型,耐泥水腐蚀。
7. 维护与故障处理
故障现象 | 可能原因 | 解决方案 |
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异常振动 | 销轴磨损/断裂 | 更换销轴,检查对中 |
联轴器发热 | 润滑不足或过载 | 加注润滑脂或降低负载 |
橡胶套老化 | 环境高温或化学腐蚀 | 改用聚氨酯或金属衬套 |
8. 改进方向
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高性能材料:碳纤维销轴+聚氨酯套,提升寿命。
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智能监测:植入振动传感器,预测性维护。
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模块化设计:快速更换销套,减少停机时间。
总结
孔销联轴器是一种经济实用的柔性联轴器,适用于中低速、中低扭矩传动系统。正确选型和安装可大幅延长设备寿命,在工业领域仍有广泛用途。对于高精度或大扭矩场景,可考虑升级为膜片联轴器或齿轮联轴器。
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