| | | 在伺服應(yīng)用中選擇最適合型號的聯(lián)軸器可能是一件令人困惑的事情, 現(xiàn)從正反兩方面對不同聯(lián)軸器的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了闡述.
為伺服系統(tǒng)選配聯(lián)軸器是一個非常復(fù)雜的過程。 這個過程包含了很多使用性能，包括力矩、軸的相對位移、剛度、轉(zhuǎn)速、共振、使用空間等等。這些因素為了使聯(lián)軸器正常運轉(zhuǎn)必須非常合適的匹配。不同的伺服聯(lián)軸器存在著其自身的優(yōu)缺點。本文旨在向伺服聯(lián)軸器的終端用戶介紹在伺服系統(tǒng)應(yīng)用中不同聯(lián)軸器的性能，同時幫助終端用戶通過在設(shè)計制造過程中指出要考慮的因素。
雙十字滑塊聯(lián)軸器
雙十字滑塊聯(lián)軸器,由兩個轂和一個中心滑塊組成。中心滑塊是一個傳動元件通常由塑料制成，很少情況下由金屬制成。中心滑塊通過兩邊呈90°相對分布的卡槽和兩側(cè)的轂進(jìn)行插接在一起，從而來傳遞力矩。中心滑塊和轂間有微小的壓力進(jìn)行吻合，這種結(jié)合能使聯(lián)軸器具有零背隙的傳遞能力。
隨著使用時間增長，滑塊可能會受到磨損而失去無背隙傳動功能，但中心滑塊并不貴，也很容易更換，更換后仍能發(fā)揮其原有的性能。在使用過程中通過中心滑塊的滑動來調(diào)和相對位移。因為抵抗相對位移的是滑塊與轂之間的摩擦力，因此它們之間的軸承負(fù)荷不會因為誤差的增加而加大。不像其它的聯(lián)軸器， 它沒有彈性元件，因此不會產(chǎn)生軸承負(fù)荷。
無論如何這種系列的聯(lián)軸器比較的物超所值，能選擇不同材料的滑塊是這種聯(lián)軸器的一大優(yōu)勢。一些廠商提供多種的材料以適和應(yīng)用的需要。一般來說，一類材質(zhì)適用于無背隙、高傳遞剛度和大扭矩，另一類材質(zhì)適用于低精度、無背隙、吸震和減噪。非金屬滑塊還有電絕緣作用，可以充當(dāng)限矩保險來用。當(dāng)中間滑塊損壞后，傳遞將被完全終止，從而保護貴重的元器件。這種設(shè)計適用于大的平行相對位移存在0.025"-0.100"（或更大要看聯(lián)軸器的尺寸）。聯(lián)軸器制造商通常提供低于本身的處理參數(shù)，以增加零件的使用壽命。
這種聯(lián)軸器，僅能適用于小于0.5°的角向相對位移和小于0.005"的軸向位移和限制不高于4000rpm 的情況下使用。大的角向位移可使其降低速度額定恒量特點。分體的三片設(shè)計，使它有限的處理軸向偏差，比如推挽式移動，兩軸運動必須保證滑塊不會脫落。
螺旋切縫聯(lián)軸器 （Beam Coupling)
螺旋切縫式聯(lián)軸器通常由單塊金屬制成，比如鋁，運用螺旋切縫系統(tǒng)來平衡相對位移和傳遞扭矩。它們通常有很好的性能和經(jīng)濟的成本，在很多的應(yīng)用方面它是首選的產(chǎn)品。單塊鋁棒的設(shè)計使它實現(xiàn)了零背隙傳遞力矩和無須維護的優(yōu)勢。這里有兩個基本的系列：單縫切口型和螺旋多縫切口型。單縫切口型有一條長長的連續(xù)的多圈螺旋切縫，這使本聯(lián)軸器非常具有彈性和很小的軸向荷載。它可以平衡各種相對位移，最適合用于處理角向位移和軸向位移，但對平行位移的平衡力度不是很大，因為單縫切口聯(lián)軸器同時被彎向不同的方向會產(chǎn)生很大的內(nèi)部壓力，從而導(dǎo)致零件過早的損壞。盡管長的單縫切口能處理相對位移，但同時也受扭矩剛度要求的影響。在大扭矩下過大的間隙會影響其精度或削弱其整體的性能.
單縫切口聯(lián)軸器具有很好的經(jīng)濟性，比較適合用于低扭矩應(yīng)用中，尤其在連接編碼器和其他的扭矩較小的儀器設(shè)備。
多縫切口聯(lián)軸器通常有2－3套螺旋切縫，以此來對付低扭矩剛性問題。多縫切口型慮及到了不失去補償相對位移的能力的情況下切縫變短，這種短的切縫使聯(lián)軸器的扭矩剛度增強并交疊在一起，從使其在平衡補償相對位移的情況下仍能承受較大的扭矩。這種性能使它適用于輕負(fù)荷的應(yīng)用，比如，伺服電機與絲杠的連接。同時這種優(yōu)勢也不是沒有任何負(fù)面的作用的。隨著增加的尺寸超過單縫切口型，其軸承負(fù)荷也會加大，但大多數(shù)情況下，應(yīng)用會保證足夠小的扭矩的，以保證軸承的效率。一些廠商也有其他的標(biāo)準(zhǔn)和概念。除了一套多切縫切口，兩套多切縫切口也同時被利用。多套多切縫切口的使用使聯(lián)軸器更具彈性和糾偏能力.經(jīng)過增加尺寸輕松的糾正平行相對位移，同時其他性能也優(yōu)于單切縫和單套多切縫聯(lián)軸器，這種聯(lián)軸器可以同時曲向不同的方向因此相比更實用。
現(xiàn)在大多數(shù)的此系列聯(lián)軸器是用鋁做的，但是也有一些廠商用不銹鋼。不銹鋼聯(lián)軸器除了耐腐蝕外，同時也增加了扭矩承受能力和剛度，有時能達(dá)到兩倍于鋁制同類產(chǎn)品。然而這種增加的扭矩和剛度同時也被增加的質(zhì)量和慣性而抵消。
很多時候負(fù)面影響也會超過其優(yōu)點，這樣使用戶不得不去尋找其他形式的聯(lián)軸器。在微型馬達(dá)應(yīng)用中很大比率的馬達(dá)扭矩被用來克服聯(lián)軸器的慣性，這將嚴(yán)重削弱系統(tǒng)的整體性能。
零背隙爪式聯(lián)軸器（Jaw Coupling）
這種聯(lián)軸器一般有兩種形式，一種是傳統(tǒng)的直面爪型的，一種是曲面爪型的無背隙聯(lián)軸器。直面爪型的不適合精度很高的伺服傳動要求。
無背隙爪型聯(lián)軸器是直面爪型的一個改進(jìn)型，但不同的是其能適用于伺服系統(tǒng)的應(yīng)用。曲面是為了減少彈性爪的變形和向心力對它的影響。
這種聯(lián)軸器由兩個金屬轂和一個彈性塊，通過枝翅的相互交替咬合而成。彈性塊有多個枝翅，象十字滑塊聯(lián)軸器一樣，它也是通過壓擠來使彈性塊和兩邊的轂吻合的并以此保證了其無背隙運轉(zhuǎn)的性能。與雙十字滑塊聯(lián)軸器不同的是，它是通過壓擠傳動的，雙十字滑塊聯(lián)軸器是通過剪力傳動的。
在使用中，使用者一定要注意不能超過彈性元件的最大承受能力，否則彈性元件將會被壓扁變形失去彈性，預(yù)加負(fù)荷消失，從而失去無背隙的性能，并可能在發(fā)生嚴(yán)重的問題前損壞很難被發(fā)現(xiàn)。
爪式聯(lián)軸器具有很好的平衡性能和高轉(zhuǎn)速（達(dá)40000rpm）但不能處理很大的相對位移，尤其是軸向的。較大的平行位移會產(chǎn)生比其他型號聯(lián)軸器較大的軸承負(fù)荷。另一個值的關(guān)注的問題是一旦彈性爪損壞或失效，力矩傳遞并不會中斷，同時還會簡單的金屬與金屬嚙合在一起繼續(xù)傳遞扭矩，這很可能會導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)問題。選擇合適的彈性塊是本聯(lián)軸器的一大優(yōu)勢，使用者可以自由的選擇合適的彈性材料，硬度，溫度適應(yīng)能力等以適合其應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。
盤式聯(lián)軸器(Disc Coupling)
盤式聯(lián)軸器至少由一個盤（或金屬的或合成的）和兩個轂組成。盤被用銷釘緊固在轂上一般不會松動。有一些是用兩個盤，和一個剛性中間塊，兩邊再連在轂上。
兩者不同有如多套螺旋切縫聯(lián)軸器，鑒于其復(fù)雜的彎曲方向，所以單盤不太適合處理平行誤差。而兩盤的聯(lián)軸器可以同時曲向不同的方向，以此來消除平行相對位移。
這種特點有點象波紋管聯(lián)軸器，實際上傳遞力矩的方式差不多，彈性盤很薄，當(dāng)相對位移荷載產(chǎn)生時它很容易彎曲，因此可以處理高達(dá)2度的相對位移，同時在伺服系統(tǒng)中產(chǎn)生較低的軸承負(fù)荷。彈性盤具有很好的傳遞剛性，稍遜波紋管聯(lián)軸器。不利方面是，它們非常精密，在使用中由于誤用或沒有正確安裝則很容易損壞。所以保證相對誤差在聯(lián)軸器的正常運轉(zhuǎn)的標(biāo)準(zhǔn)額定范圍之內(nèi)是非常必要的。
波紋管聯(lián)軸器（Bellows Coupling）
波紋管聯(lián)軸器由兩個轂和一個薄壁金屬管組成，它們用或焊接或粘結(jié)的方式連接在一起。盡管很多其它的材料可用，但不銹鋼和鎳還是最常用的材料。鎳金波紋管是用電沉積法完成的。這種方法首先要制定一個棒芯（固體）具有成型的波紋形，利用電沉積使鎳金沉積在棒芯上，再把它們一起放入溶液中，最后棒芯被化學(xué)溶解，從而得到鎳金的波紋管。這種方法能控制管壁厚的精度，并能得到更薄的波紋管。這種金屬管具有高敏感性和反應(yīng)迅速，使它成為理想的使其用于極小精密儀器的配件。不過同樣較薄的管壁也會減少其傳遞的力矩。不銹鋼波紋管比鎳金波紋管更具有剛性，強度，經(jīng)常用液壓手段來制造，薄管放置在特別的機器上，利用液壓使其在特殊的工具上成型。波紋管的特點使其成為理想的用在運動控制上的元件。薄而均勻的管子可以承受不同的相對位移，一般等處理1°－2°的角向位移，0.01"－0.02"的平行位移和軸向位移。
這種薄而均勻的管壁使其產(chǎn)生很低的軸承負(fù)荷，保持旋轉(zhuǎn)各點的恒量，沒有象其他聯(lián)軸器那樣有破壞性的高負(fù)荷點和低負(fù)荷點，所有這些使其在傳遞扭矩負(fù)荷時是那樣毫無疑問的完美。扭力剛度是決定精準(zhǔn)度的主要因素，剛度越好精度越高。波紋管聯(lián)軸器在伺服系統(tǒng)高性能的應(yīng)用中，在適應(yīng)高精度和高重復(fù)性上是最理想的聯(lián)軸器。針對易腐蝕環(huán)境中，有的廠商提供不銹鋼轂的聯(lián)軸器，這樣增加的質(zhì)量和慣性降低了其性能和優(yōu)勢，在實際應(yīng)用中低慣性是十分必要的。
剛性聯(lián)軸器（Rigid Coupling）
剛性聯(lián)軸器，就像它的名字，即便是有相對位移的存在，剛性聯(lián)軸器還是剛性傳遞力矩沒有任何彈性余地。所以，如果有相對位移，則會導(dǎo)致軸、軸承等過早的損壞，也就是說其無法用在高速的環(huán)境下，因為它無法補償由于高溫而行成的相對位移。當(dāng)然，如果相對位移被成功的控制，在伺服系統(tǒng)應(yīng)用中剛性聯(lián)軸器也會發(fā)揮很出色的性能。
盡管過去人們不贊成把剛性聯(lián)軸器用在伺服傳動中，但現(xiàn)在由于其高扭矩和無背隙性能，小型號的鋁制剛性聯(lián)軸器日益應(yīng)用在運動控制領(lǐng)域
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