橡胶关节联轴器试验验证方法研究

橡胶关节联轴器 试验验证方法研究汇报人：史进 2012年11月中国船舶重工集团公司第七一一研究所

摘要作为轴系中的重要设备——高弹性联轴器，承担着传递功率和转矩、补偿轴系对中偏差的重要作用。为解决现有联轴器在性能上的局限性，开发出一种新型产品——橡胶关节联轴器，来满足复杂工况下的使用性能。橡胶关节联轴器的关键零部件橡胶关节组件由一组连杆铰接而成，具有柔性联接和缓冲振动冲击的作用。本文对橡胶关节联轴器的试验方法进行了研究，试验分为连杆组件和单根连杆试验，通过对进口样机和验证样机的试验结果对比，为完善橡胶关节联轴器的设计制造方法提供依据。中国船舶重工集团公司第七一一研究所中国船舶重工集团公司第七一一研究所

一、引言 橡胶关节联轴器（结构形式见图1和图2）由联轴器弹性元件和橡胶关节组件组合而成。图1 橡胶关节联轴器结构图图2 橡胶关节联轴器中国船舶重工集团公司第七一一研究所

一、引言 橡胶关节组件由一组连杆（结构形式见图3所示）铰接而成，每个连杆有一组筒形橡胶关节通过螺栓径向与法兰轴相连，一组球形橡胶关节通过螺栓轴向与橡胶关节座相连。在该结构中，橡胶关节则提供轴向和角向的补偿，结合高弹性联轴器弹性元件的扭转弹性和径向补偿能力，橡胶关节联轴器可以提供更佳的各向补偿性能。图3 连杆结构示意图中国船舶重工集团公司第七一一研究所

一、引言 本文针对进口样机和验证样机进行了试验验证方法研究，试验分为连杆组件和单根连杆试验，连杆组件进行两种橡胶硬度的轴向补偿能力和角向补偿能力的试验；单根连杆上的两种橡胶关节也进行两种橡胶硬度的轴向压缩试验。中国船舶重工集团公司第七一一研究所

二、轴向位移试验 该试验在位移试验台上进行，安装力传感器和位移传感器，分别测出轴向力和轴向位移，得出样机的参数值。轴向位移试验示意图如图4所示。图4 轴向位移试验示意图 1试验台 2联轴器 3力传感器 4位移传感器中国船舶重工集团公司第七一一研究所

二、轴向位移试验 轴向位移试验，如图5所示。图5 轴向位移试验中国船舶重工集团公司第七一一研究所

二、轴向位移试验 图6 进口样机轴向位移试验曲线试验结果：轴向最大位移为5.2mm，轴向刚度为0.735kN/mm。中国船舶重工集团公司第七一一研究所

二、轴向位移试验 验证样机进行两种橡胶硬度的橡胶关节组件的试验，试验曲线分别如图7和图8所示。图7 60SH验证样机轴向试验曲线图8 70SH验证样机轴向试验曲线中国船舶重工集团公司第七一一研究所

二、轴向位移试验 试验结果：橡胶硬度为60SH时轴向最大位移为4.6mm，轴向刚度为0.59kN/mm；橡胶硬度为70SH时轴向最大位移为5.6mm，轴向刚度为1.029kN/mm。两种硬度的验证样机与进口样机相比，三者位移相差不大，但轴向刚度相差较大，进口样机的轴向刚度介于60SH验证样机和70SH验证样机之间。中国船舶重工集团公司第七一一研究所

三、角向位移试验 该试验在试验台架上进行，安装力传感器和位移传感器，分别测出角向力和角向位移，得出样机的参数值。角向位移试验示意图如图9所示。图9 角向位移试验示意图 1 试验台架 2 联轴器 3 中间轴 4 水平仪 5 受力机构 6 力传感器 7 位移传感器 8 千斤顶中国船舶重工集团公司第七一一研究所

三、角向位移试验 角向位移试验，如图10所示。图10 角向位移试验中国船舶重工集团公司第七一一研究所

三、角向位移试验 图11 进口样机角向位移试验曲线试验结果：角向位移为0.56°，角向刚度为1.28kNm/rad。中国船舶重工集团公司第七一一研究所

三、角向位移试验 验证样机也进行两种橡胶硬度的橡胶关节组件的试验，试验曲线分别如图12和图13所示。图13 60SH验证样机的角向位移试验曲线图12 70SH验证样机的角向位移试验曲线中国船舶重工集团公司第七一一研究所

三、角向位移试验 试验结果：橡胶硬度为60SH时角向位移为0.63°，角向刚度为0.349kNm/rad；橡胶硬度为70SH时角向位移为0.86°，角向刚度为0.611kNm/grad。两种硬度的验证样机与进口样机相比，角向位移均能达到0.5 °的指标值，进口样机的角向刚度比验证样机的角向刚度大。中国船舶重工集团公司第七一一研究所

四、单连杆轴向刚度试验 本试验主要为测量橡胶关节元件的轴向刚度，进行进口样件和两种验证样件（60SH和70SH两种橡胶硬度）的分析对比，每个橡胶关节元件都进行Hub端（筒形橡胶关节）和Flange端（球形橡胶关节）的轴向刚度试验。试验装置示意图如图14所示。图14 橡胶关节元件轴向试验装置中国船舶重工集团公司第七一一研究所

四、单连杆轴向刚度试验 图15 橡胶关节元件轴向刚度试验曲线表1 橡胶关节元件轴向刚度试验数据中国船舶重工集团公司第七一一研究所

四、单连杆轴向刚度试验 通过对试验数据进行分析，验证样件采用两种不同橡胶硬度时（60SH和70SH），其Flange端的轴向刚度均小于进口样件Flange端的轴向刚度，这表明进口样件Flange端的橡胶硬度大于验证样件Flange端的橡胶硬度；而进口样件Hub端的橡胶硬度介于60SH和70SH之间。中国船舶重工集团公司第七一一研究所

五、结论 • 进口样机和验证样机的轴向位移基本一致，表明联轴器的结构设计能满足轴向性能要求； • 进口样机和验证样机的角向位移均大于0.5°，均满足设计的性能要求。 • 对于进口样机和验证样机，其轴向刚度的变化与橡胶关节元件Hub端橡胶硬度的变化是一致的，因此联轴器的轴向性能主要取决于橡胶关节元件Hub端橡胶的硬度。 • 对于进口样机和验证样机，其角向刚度的变化与橡胶关节元件Flange端橡胶硬度的变化是一致的，因此联轴器的角向性能主要取决于橡胶关节元件Flange端的橡胶硬度。中国船舶重工集团公司第七一一研究所中国船舶重工集团公司第七一一研究所

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