3.6　十字軸式萬向聯(lián)軸器

萬向聯(lián)軸器可以傳遞兩軸不在同一軸線上、兩軸線存在較大夾角的情況。它能實(shí)現(xiàn)兩軸連續(xù)回轉(zhuǎn)，傳遞轉(zhuǎn)矩可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動效率高。當(dāng)兩軸線不在同一直線時(shí)，為消除單萬向聯(lián)軸器轉(zhuǎn)速周期性波動，保證主、從動端的同步性，一般采用雙聯(lián)型式。

3.6.1　SWC型整體叉頭十字軸式萬向聯(lián)軸器（摘自JB/T 5513—2006）

SWC整體叉頭十字軸式聯(lián)軸器為整體叉頭結(jié)構(gòu)，不需螺栓固定十字軸的軸承，不會出現(xiàn)螺栓松動、斷裂的現(xiàn)象，便于維護(hù)并提高可靠度。其許用軸線折角β_p≤15°～25°。

BH、WH型聯(lián)軸器

標(biāo)記示例：

例　SWC 315BH型標(biāo)準(zhǔn)伸縮焊接式萬向聯(lián)軸器，回轉(zhuǎn)直徑D=315mm，長度L=2500mm，標(biāo)記為：

SWC 315BH×2500聯(lián)軸器　JB/T 5513—2006

BF、WF、WD型聯(lián)軸器

標(biāo)記示例：

例1　SWC 440 WF型無伸縮法蘭式萬向聯(lián)軸器，回轉(zhuǎn)直徑D=440mm長度L=3200mm，標(biāo)記為：

SWC 440 WF×3200聯(lián)軸器　JB/T 5513—2006

例2　SWC 350 WD型無伸縮短式萬向聯(lián)軸器，回轉(zhuǎn)直徑D=350mm，標(biāo)記為：

SWC 350 WD聯(lián)軸器　JB/T 5513—2006

DH型聯(lián)軸器

CH型聯(lián)軸器

SWC型萬向聯(lián)軸器與相配件的連接尺寸及螺栓預(yù)緊力矩

萬向聯(lián)軸器通過高強(qiáng)度螺栓及螺母把兩端的法蘭連接在其他相配件上，其相配件的連接尺寸及螺栓預(yù)緊力矩按表7-2-24的規(guī)定。

連接螺栓從相配件的法蘭側(cè)裝入，螺母由另一側(cè)預(yù)緊，其螺栓的力學(xué)性能為10.9級；螺母的力學(xué)性能為10級。

SWC型萬向聯(lián)軸器的布置與選用計(jì)算

（1）布置

整體叉頭十字軸式萬向聯(lián)軸器由兩個(gè)萬向節(jié)和一根中間軸構(gòu)成，如圖7-2-4所示。為使主、從動軸的角速度相等，即ω₁=ω₂，需滿足下列三個(gè)條件：

①中間軸與主、從動軸間的軸線折角相等，即β₁=β₂；

②中間軸兩端的叉頭位于同一相位；

③主、從動軸與中間軸三軸的中心線在同一平面內(nèi)。

萬向聯(lián)軸器的安裝型式按其軸線相互位置，一般為Z型（圖7-2-4a）和W型（圖7-2-4b）。

（2）萬向聯(lián)軸器應(yīng)根據(jù)載荷特性、計(jì)算轉(zhuǎn)矩、軸承壽命及工作轉(zhuǎn)速選用。

計(jì)算轉(zhuǎn)矩由式（7-2-6）和式（7-2-7）求出

T_c=KT　　（7-2-6）

　　 （7-2-7） 　　

式中　T——理論轉(zhuǎn)矩，kN·m；

T_c——計(jì)算轉(zhuǎn)矩，kN·m；

P_w——驅(qū)動功率，kW；

n——工作轉(zhuǎn)速，r/min；

K——工作情況系數(shù)，見表7-2-25。

一般情況下按傳遞轉(zhuǎn)矩和軸承壽命選擇萬向聯(lián)軸器，也可根據(jù)機(jī)械設(shè)備的具體使用要求，只校核強(qiáng)度或軸承壽命。

a.強(qiáng)度校核　按式（7-2-8）進(jìn)行強(qiáng)度校核

T_c≤T_n　或　T_c≤T_f　或　T_c≤T_p　　（7-2-8）

式中　T_c——計(jì)算轉(zhuǎn)矩，kN·m；

T_n——公稱轉(zhuǎn)矩見參數(shù)表，kN·m；

T_f——在交變載荷下按疲勞強(qiáng)度所允許的轉(zhuǎn)矩見參數(shù)表，kN·m；

T_p——在脈動載荷下按疲勞強(qiáng)度所允許的轉(zhuǎn)矩，T_p=1.45T_f，kN·m。

b.軸承壽命校核　按式（7-2-9）進(jìn)行軸承壽命校核

　　 （7-2-9） 　　

式中　L_N——使用壽命，h；

n——工作轉(zhuǎn)速，r/min；

β——工作時(shí)的軸線折角，（°）；

T——理論轉(zhuǎn)矩，kN·m；

K₁——原動機(jī)系數(shù)，電動機(jī)：K₁=1；柴油機(jī)：K₁=1.2；

K_L——軸承容量系數(shù)，見參數(shù)表。

當(dāng)水平、垂直面間同時(shí)有軸線折角時(shí)，其合成軸線折角按式（7-2-10）計(jì)算

　　 （7-2-10） 　　

式中　β——合成軸線折角，（°）；

β₁——水平面的軸線折角，（°）；

β₂——垂直面的軸線折角，（°）。

為使萬向聯(lián)軸器平穩(wěn)地運(yùn)轉(zhuǎn)，各限制轉(zhuǎn)速下的軸線折角不得超過圖7-2-5的規(guī)定。

當(dāng)選用長的萬向聯(lián)軸器時(shí)，其工作轉(zhuǎn)速必須低于臨界轉(zhuǎn)速，應(yīng)按式（7-2-11）進(jìn)行校核：

　　 （7-2-11） 　　

式中　n_c——臨界轉(zhuǎn)速，r/min；

D₃——中間軸的鋼管外徑，mm；

D₀——中間軸的鋼管內(nèi)徑，mm；

L——兩十字萬向節(jié)的距離，mm。

在低速、小軸線折角的使用條件下，其工作轉(zhuǎn)速：n≤0.85n_c；

在高速、大軸線折角的使用條件下，其工作轉(zhuǎn)速：n≤0.65n_c。

3.6.2　SWP型剖分軸承座十字軸式萬向聯(lián)軸器（摘自JB/T 3241—2005）

SWP型為剖分式軸承座，便于更換軸承，但連接軸承座的螺栓是薄弱環(huán)節(jié)，降低了可靠度。A型～F型的許用軸線折角β_P≤10°～15°；G型的許用軸線折角β_P≤5°。

A型、B型、C型、D型、E型、F型聯(lián)軸器

標(biāo)記示例：回轉(zhuǎn)直徑D=285mm，長度L=720mm，C型無伸縮短型萬向聯(lián)軸器，標(biāo)記為：

SWP285C×720聯(lián)軸器　JB/T 3241—2005

G型—有伸縮超短型聯(lián)軸器

ZG型—正裝貫通型、FG—反裝貫通型聯(lián)軸器

SWP型萬向聯(lián)軸器的連接及螺栓預(yù)緊力矩

萬向聯(lián)軸器是通過高強(qiáng)度螺栓及螺母把兩端的法蘭連接在其他構(gòu)件上，通過法蘭端面鍵及法蘭間摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩的。這種萬向聯(lián)軸器的法蘭與其相配件的連接尺寸及螺栓預(yù)緊力矩見表7-2-28a。其螺栓的力學(xué)性能應(yīng)符合GB/T 3098.1中10.9級，螺母的力學(xué)性能應(yīng)符合GB/T 3098.4中10級的規(guī)定。軸承蓋螺釘?shù)牧W(xué)性能應(yīng)符合GB/T 3098.1中12.9級，螺釘?shù)念A(yù)緊力矩見表7-2-28b。

SWP型萬向聯(lián)軸器的選用計(jì)算

（1）按傳遞轉(zhuǎn)矩計(jì)算

T_c=TK_a≤T_n　（N·m）　　（7-2-12）

或　　T_c≤T_p　（N·m）　　（7-2-13）

或　　T_c≤T_f　（N·m）　　（7-2-14）

式中　T_c——萬向聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，N·m；

T——萬向聯(lián)軸器的理論轉(zhuǎn)矩，，N·m；

P_w——驅(qū)動功率，kW；

n——萬向聯(lián)軸器轉(zhuǎn)速，r/min；

T_n——萬向聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩，N·m，見表7-2-26～表7-2-28；

T_p——萬向聯(lián)軸器的脈動疲勞轉(zhuǎn)矩，N·m，見表7-2-26～表7-2-28，當(dāng)在脈動載荷作用時(shí)，按T_p選用萬向聯(lián)軸器；

T_f——萬向聯(lián)軸器的交變疲勞轉(zhuǎn)矩，N·m，見表7-2-26～表7-2-28，當(dāng)在正反交變載荷作用時(shí)，按T_f選用萬向聯(lián)軸器；

K_a——載荷性質(zhì)（即工作條件）系數(shù)，見表7-2-31。

（2）按軸承壽命計(jì)算

　　 （7-2-15） 　　

式中　L_h——使用壽命，h；

K_L——聯(lián)軸器軸承容量系數(shù)，見表7-2-32；

n——萬向聯(lián)軸器轉(zhuǎn)速，r/min；

β——萬向聯(lián)軸器的軸線折角，（°）；

T_c——萬向聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，kN·m；

K_D——原動機(jī)系數(shù)，電動機(jī)K_D=1，汽油機(jī)K_D=1.15，柴油機(jī)K_D=1.2。

（3）對于轉(zhuǎn)速高、折角大或其長度超出10倍回轉(zhuǎn)直徑的萬向聯(lián)軸器，除按（1）進(jìn)行計(jì)算外，還必須驗(yàn)算其轉(zhuǎn)動靈活性以及臨界轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)動靈活性用nβ表示。

回轉(zhuǎn)直徑　　D≤225時(shí)，nβ<16000　　（7-2-16）

250≤D≤350時(shí)，nβ<14000　　（7-2-17）

（4）萬向聯(lián)軸器的布置

①平面系布置　參考本章3.6.1節(jié)SWC型萬向聯(lián)軸器的布置，見圖7-2-4。主、從動軸與中間軸三軸的軸線在同一平面內(nèi)的系統(tǒng)稱為平面系統(tǒng)（即滿足條件③），有Z型布置或W型布置。平面系統(tǒng)布置同時(shí)滿足條件①、②，則為等角速度傳動，即ω₁=ω₂。平面系統(tǒng)不同時(shí)滿足①、②條件則為不等角速度傳動。平面系統(tǒng)不等角速度傳動的主動軸與從動軸的角速度位移差計(jì)算見下式

式中　φ₁——主動軸的角位移量，（°）；

β₁——中間軸線與主動軸線的折角，rad；

β₂——中間軸線與從動軸線的折角，rad。

當(dāng)φ₁=45°時(shí)，φ值為最大。

②空間系布置　中間軸與主、從動軸的三軸線不在同一平面內(nèi)的系統(tǒng)稱為空間系統(tǒng)。空間系統(tǒng)均為不等角速度傳動，詳見標(biāo)準(zhǔn)附錄B。