液压泵站联轴器的弹簧以圈状弹簧最常用,原因是容易制作、性能效率高、价格低。弹簧在物理学上的定义就是储存能量,当我们施一固定的力於弹簧,它会产生变形,当我们移开施力则弹簧会有恢复原状的趋势,但弹簧在回弹时震汤的幅度往往会超过它原来的长度,直到有摩擦阻力的出现才会减缓弹簧回弹後造成的自由震荡。
1.弹簧的制造材料一般来说应具有高的弹性极限、疲劳极限、冲击韧性及良好的热处理性能等,常用的有碳素弹簧钢、合金弹簧钢、不锈弹簧钢以及铜合金、镍合金和橡胶等。弹簧的制造方法有冷卷法和热卷法。
2.一般的弹簧是所谓的(线性弹簧),也就是弹簧受力时它的压缩变形量是遵循物理学上的(虎克定律):F=KX
其中F为施力,K为弹力系数,X则为变形量。
举例来说有一线性弹簧受力40Kg时会造成1cm的压缩,之後每增加40Kg的施力1cm一定会增加的压缩量。
3.液压泵站联轴器的的弹簧的作用是使联轴器的动力侧与液压泵受力侧保持一定的压力,使得联轴器在发动机轴转动的同时起到缓冲并带动受力液压泵工作。在动力传动过程中,弹簧起着支持轴向运动以及吸收转动时的震动和其它施力对轴向所造成的冲击。而这里所谓的其它施力包含了汽油发动机的加速、减速、停机等对弹簧造成的施力。
4.液压泵站联轴器弹簧在消除震动的过程中要保持主轴动力与液压泵受力侧的持续接触,维持主轴转动的循迹性,从而减少震动,避免能量的损失。而改善主轴与受力侧的接触是提高液压泵站整体性能较为关键的工作环节。
弹簧的最主要功能就是使液压泵站的液压泵在发动机平稳运行的速度下,提供压力平稳,流量稳定的液压动力。如果联轴器用错了弹簧会造成液压泵的压力及流量都有负面的影响。假设弹簧是完全僵硬的,那么,联轴器的主从动轴在无压力的情况下进行运转,联轴器也就失去了作用。遇到发动机速度猛然增高时,液压泵随着马上升高压力,流量也会大幅度增加,造成液压设备中的液压马达受到不均匀的动力供给,转速过大,切削管道时会造成刀片切削过快;下一个工作循环中发动机速度又猛然降低时,动力供给又过小。如此反复几个过程,防爆切管机及带压开孔机刀片被烧掉的可能性会增大70%。
如果弹簧过软,则很容易出现弹簧坐底的情况,也就是将液压泵站联轴器的行程用尽。假如在液压泵站工作时,联轴器的弹簧发生坐底情况则可视为弹簧的弹力系数变成无限大(已无压缩的空间),联轴器会产生立即的重量转移,造成主轴与从动轴传递力矩方向丧失;同时也会增大联轴器的磨损,造成主轴与联轴器,联轴器与从动轴间隙过大,从而失去缓冲作用。
发动机主轴与液压泵从动轴的距离是固定的,所以弹簧的硬度选择是要由发动机的动力大小及液压泵的功率来决定,发动机动力越大越要选择较硬的弹簧,但要选择多大弹性系的弹簧则是个关键的问题。一般说来硬的弹簧可以提高动力,减小能量损失,有较好的动态响应。但在发动机转速不稳定时,又会造成设备损坏。
5.弹簧在组装时的调校
弹簧的调校主要是使液压泵站提供稳定动力的同时减小能量损耗,也就是要改用质地较硬并且行程较短的弹簧。使弹簧既能有效地使联轴器有效地贴合,还不至于失去其应有的缓冲功能。在组装过程中,遵循《JB/T.2-液压件圆柱螺旋压缩弹簧设计计算》原理并按照《先锋管道液压泵站验收流程》中规定的指标来调整弹簧的特性。
6.逐步改善并促进使用非线性弹簧
弹簧在液压泵站联轴器中主要的功能是使联轴器紧密贴合并实现联轴器的缓冲功能。要达成这两个相冲突的目标需要有不同的弹力系数。使用具有复合弹力系数的(非线性弹簧),可以省却组装弹簧调校的步骤并能批量地进行分序组装,节约劳动成本,减少劳动强度。渐进式弹簧能随着弹簧的压缩而增加弹力系数,在发动机平稳运行时,前端行程较大但较软的弹簧使联轴器工作在主从动轴上保持平稳工作状态;当发动机动力忽快或忽慢以及停机时,后端较硬但行程较短的弹簧发生作用,弹力系数就会增加并维持,使联轴器平稳地贴合于主从动轴上,使其发挥缓冲的作用。渐渐变硬的弹簧可避免弹簧出现坐底的情况。
目前要达成渐进式弹簧就是要作出弹力系数会随这着受压缩而产生变化的非线性弹簧,因此目前的渐进是弹簧大多为采用不等螺距弹簧或圈径变化弹簧。不等螺距弹簧受压缩时会产生局部线间接触,以使有效圈数发生变化,进而造成弹力系数K的变化。经由弹簧上下圈径的变化则是改变弹力系数的最直接方法。
随着以后空气及液体弹簧的不断应用,液压泵站的动力输出会变得越来越平稳,其动力损失也会越来越小。
参考文献:
1.[1]刘占生,赵广,龙鑫.转子系统联轴器不对中研究综述[J].汽轮机技术,,():-.
2.JB/T.2-液压件圆柱螺旋压缩弹簧设计计算
3.《先锋管道液压泵站验收流程》
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