了解联轴器润滑油需求

在理想的世界中，多个组件可以在一个单件中生产，或者以完美对齐的方式耦合和安装。但是，在现实世界中，必须将单独的组件放在一起并在现场连接。

需要联轴器在两段轴之间传递旋转力（扭矩），尽管进行了最严格的尝试，但对齐从来都不是完美的。为了最大限度地延长轴承和轴等部件的使用寿命，必须建立灵活性以吸收在进行所有可能的调整后仍然存在的残余不对中。联轴器的适当润滑对其性能至关重要。

图 1. 错位类型

错位
错位可能是三个可能轴中的两个轴上的偏移或角位移（图 1）。纵向的第三个轴通常不进行测量，但该方向的误差会导致系统中过大的推力载荷。对于大型压缩机等主要安装，使用导线对齐方法。尽管光学激光指示器因其易用性和准确性而越来越受欢迎，但传统上较小的应用程序使用边缘和面盘指示器读数来量化和纠正未对准。

在设定速度的维护组织中，还努力补偿运行期间设备中发生的热增长。所有材料（水除外）在加热时都会发生少量膨胀；它们这样做的量取决于材料的热膨胀系数和加热程度。在环境温度下对齐的机器会随着机械材料上升或下降到工作温度而进入未对齐的位置。

在执行对准检查之前，尝试将设备预热或冷却至正常操作条件。或者，可以使用预期的热增长的计算来有意地在环境温度下使传动系统错位，以便它可以增长到对齐。无论采取何种预防措施使对准尽可能精确，都将不可避免地存在一定量的残余未对准。不对中迫使刚性机器部件（例如轴）偏转以有效地对齐。这种偏转对部件施加应力，引起振动，并在支撑这些元件的结构（例如轴承）上分配更高且不均匀的载荷。这些压力会浪费能源，并会显着降低设备寿命和可靠性。

设计得当，联轴器可以吸收错位力，从而可以节省更昂贵、更关键和更敏感的组件。虽然旋转轴看起来很坚固，但支撑它们的轴承是传动系统中一些最敏感的精密部件。

图 2. 齿轮联轴器

联轴器的类型
联轴器设计可分为四大类，每一类都有几个特定的​​设计。实心联轴器和磁性联轴器不需要润滑，但为了完整起见，将其包含在此处。实心联轴器基本上是刚性结构，不能补偿不对中，但允许连接两个轴以传递扭矩。键合在轴上的螺栓毂是带有磁性联轴器的机器的一个例子。磁性联轴器允许使用强大的永磁体或电磁体将不直接接触的轴驱动在一起。无密封磁力驱动泵是一个常见的例子。

其他联轴器类型是挠性联轴器和流体联轴器。许多挠性联轴器使用固定位置的挠性金属、橡胶或塑料元件，例如圆盘或衬套，它们随轴旋转并吸收不对中。这种类型的设计不需要润滑。其他如齿轮、链条、网格和万向节确实需要润滑以提高性能和使用寿命。液力偶合器包括变矩器和扭矩倍增器。这些联轴器充满了依靠流体传递扭矩的润滑液。

图 3. 联轴器

灵活的联轴器
齿轮联轴器（图 2）通过齿轮齿之间的间隙补偿不对中。两根轴上的轴装外齿轮齿与装有润滑剂的外壳上的内齿轮齿相配合。其他设计仅在一个轴上安装外齿，与安装在另一轴上的内齿配合。加速或减速会导致齿轮齿之间的冲击，因为间隙的间隙被占据在齿轮齿的相对两侧。未对准将导致配合齿在每转一圈时产生滑动相对运动。

链式联轴器（图 3）的操作与齿轮联轴器类似。每个轴端的链轮由滚子链连接。部件之间的间隙和链条与链轮配合时的间隙可补偿未对准。载荷类似于齿轮联轴器的载荷。

外部网格联轴器（图 4）使用波纹钢网格弯曲以补偿由未对准引起的负载。连接到每个轴末端的带槽圆盘容纳网格，在它们之间传递扭矩。当网格在负载下变形时，网格和凹槽之间会产生低幅度的滑动运动，每转一圈，在某些位置变宽，在其他位置变窄。

根据设计，万向接头用于最大允许偏差达 20 到 30 度。它们广泛用于车辆的驱动轴，以允许车轮与悬架系统一起移动。万向节使用一个称为星形架的四轴组件来连接两个轴，它们以直角终止于轭或转向节（图 5）。四个星形轴颈中的每一个都由一个关节内的轴承或衬套支撑，从而允许进行铰接。

图 4. 网格耦合

灵活的联轴器润滑油
可以选择润滑油和润滑脂来润滑挠性联轴器。除非联轴器设计者特别指出，否则大多数工业部件的联轴器都是油脂润滑的。联轴器组件主要由油膜保护，该油膜从润滑脂增稠剂中渗出并渗入加载区。

润滑弹性联轴器需要防止部件之间产生的低幅度相对运动。其他问题包括润滑剂（特别是润滑脂）上的离心应力，这会导致油与增稠剂过早分离、外壳内的油分布不良以及油从外壳泄漏。

运动的低振幅、关节速度和滑动而不是滚动动作的趋势抑制了流体动力（全膜）润滑的发展。建议使用由高粘度基础油、抗磨损 (EP) 和金属润湿剂制成的润滑脂，以克服挠性联轴器中经常存在的边界（混合膜）条件。高油粘度还降低了泄漏率。

挠性联轴器中的离心力可能非常大，随着与旋转轴距离的增加，离心力会变得更大。即使是中等尺寸的联轴器也能产生比重力大数千倍的力（称为 Gs）。润滑脂制造商高度重视能够防止因高 G 力而导致油和增稠剂过早分离的配方。

图 5. 万向节

流体接头
液力偶合器在传递扭矩时将动量从输入轴传递到流体，然后传递到输出轴。错位仅通过运动部件之间的间隙来适应。小间隙不会为对齐错误提供太多空间。但是，由于输入和输出轴之间没有牢固的连接，因此可以有效地补偿冲击负载和高扭矩启动负载。

在液力联轴器中，连接到输入轴的叶轮在联轴器旋转时加速联轴器内的流体，就像在离心泵中一样。这种流体然后撞击输出轴转轮的叶片，随着转轮加速传递其动量。它会加速直到接近输入轴的速度，但永远不会真正达到它。输入轴和输出轴之间的速度差称为打滑。当然，在输出轴可以旋转之前，必须克服摩擦和粘滞阻力。这种情况所需的最小输入速度称为失速速度。具有大静载荷的设备，例如蒸汽轮机或燃气轮机，将使用液力偶合器来最小化驱动轴上的初始应力。

输入侧的冲击载荷，例如启动扭矩，永远不会产生。输入轴的速度永远不会受到限制。当超过失速速度时，输出轴将开始加速，但由于其惯性矩（对角加速度的阻力），将以受限速率加速。当转轮加速到输入速度时会产生滑移，通过流体中产生的粘性热耗散多余的能量。即使输出轴完全失速，输出侧冲击载荷也会类似地消散。

变矩器和倍增器是液力偶合器的特殊应用，允许在传输之前修改输入扭矩。这些设计从根本上按照相同的原理运行，但在机械上要复杂得多。

流体耦合润滑油
使液力偶合器能够承受冲击载荷的能量耗散可能会导致流体温度快速和极端升高。失速和滑移过程中耗散的能量通过流体的粘性剪切（流体内摩擦）转化为热量。在极端应用中，流体温度可以在不到一分钟的时间内升至正常华氏 200 度的工作温度以上。

抗氧化性和抗热降解性是用于液力偶合器的油的重要品质，因为它可能会导致温度急剧升高。类似地，高粘度指数 (VI) 也有助于防止在温度峰值时工作粘度严重下降以及在低温条件下工作粘度过高。

低粘度流体通常用于这些应用中，以减少由于流体摩擦而产生的热量损失。在 40 摄氏度时，流体耦合粘度可能介于 2.5 到 72 厘沲 (cSt) 之间。对于设计在高温下工作的液力偶合器，粘度限制可能会在 100 C 下给出。

由于叶轮运动及其对转轮叶片的影响引起的剧烈搅拌，这些流体还必须能够抵抗泡沫。防锈特性有助于保护联轴器的金属部件。烃基流体在这方面优于其他流体，但可以通过防锈添加剂改善其性能。密封件兼容性对于长期使用也很重要。

建议
只有在进行适当维护的情况下，这些设备中的任何一个才能达到可接受的使用寿命。必须通过定期检查来验证润滑剂的水平和质量。可能需要额外的润滑剂来补偿泄漏。定期冲洗和更换润滑剂以去除润滑剂分解的有害副产品，更换耗油润滑脂或更新添加剂数量。齿轮联轴器可能需要最多的维护。典型的再润滑间隔为六个月到一年，具体取决于应用的严重程度和经验。

执行所有维护任务时必须注意污染控制。许多联轴器的滑动接触表明由颗粒污染引起的三体磨损可能特别具有破坏性。在检查和冲洗操作期间不正确去除用于清洁联轴器的溶剂会导致运行中的润滑剂显着变稠变稀或与油脂增稠材料发生有害反应。

当对联轴器的要求减少时，联轴器将持续存在。将第一道防线视为最小化冲击载荷，包括硬启动和突然的载荷反转。有时，运营需求使这成为不可能。然而，耦合系统中的主要载荷源可以在很大程度上得到控制。正确对准被认为是一个高优先级的、精确的维护功能。在操作期间使用振动分析或热成像来识别未对齐的联轴器，因为即使是最坚固的基础也会随着时间的推移而发生变化。当然，每当对耦合组件进行侵入性维护或维修时，请检查是否正确对齐。