【壓縮機網】引言

　　金屬撓性聯軸器用來聯接不同主、從動機，將主動機的動力和轉速傳遞給從動機的同時，通過金屬撓性元件的彈性變形來吸收機組的軸向、角向、徑向不對中，具有結構簡單、重量輕、附加彎矩小、免維護、噪音小等優點，被廣泛應用于由燃氣輪機、蒸汽輪機等驅動的高速大功率透平壓縮機組和發電機組以及各種石化流程泵。

　　聯軸器中常見的過載保護結構有剪切銷式、“燕尾槽”式和液壓式，本文主要討論這三種過載保護結構的優缺點以及適應的場合。

　　1、剪切銷式過載保護結構

　　剪切銷式過載保護結構如圖1所示。

　　剪切銷式過載保護結構由一定數量的剪切銷均布在特定分度圓上。剪切銷的中間設計有剪切槽，當機組發生過載時，剪切銷會在剪切槽的位置發生斷裂，使主、從動機脫開，阻斷過載力矩的傳遞，從而起到保護機組的作用。

　　剪切槽直徑的計算公式如下[1]：

　　式中：    為剪切銷承受的極限扭矩；

　　為剪切銷分布圓半徑；

　　為剪切銷數量；

　　為剪切銷材料的抗剪強度，一般取      為材料的實測抗拉強度。

　　剪斷后的剪切銷如圖2所示。

　　2、“燕尾槽”式過載保護結構

　　“燕尾槽”式過載保護結構如圖3所示。

　　“燕尾槽”式過載保護結構零件上設計有一條“燕尾”形剪切槽，當機組發生過載時，零件會在剪切槽的位置發生斷裂。

　　“燕尾槽”一般采用有限元計算“燕尾槽”處的當量應力 ,     ， 為材料的實測抗拉強度。“燕尾槽”應力計算云圖如圖4所示，剪斷后如圖5所示。

　　3、液壓式過載保護結構

　　液壓式過載保護結構如下圖6所示。

　　液壓式過載保護結構通過在封閉腔體內注入壓力油，在結合面上形成一定的壓力，然后通過結合面的摩擦力來傳遞扭矩，傳遞扭矩能力的大小和注油壓力有關，如圖7所示。過載后通過剪斷安全管釋放壓力（如圖8所示），從而實現保護功能。

　　 

       4、三種過載保護裝置優缺點對比

　　通過不同過載保護結構的工作原理可以看出：

　　（1）剪切銷式過載保護結構結構簡單，成本低，在機組發生過載后，只需要更換剪切銷，就可以再次運行；通過增加或減少剪切銷的數量，即可實現不同扭矩下的過載保護功能。但由于過載保護功能是通過多個剪切銷共同實現，存在尺寸一致性、載荷均勻性問題，當機組工況不穩定，可能存在剪切銷在并未達到過載扭矩前出現疲勞失效的風險。因此，剪切銷式過載保護結構一般要求過載扭矩距離工作扭矩要有2.5倍以上的安全距離。

　　另外，剪切銷與孔采用精密配合，當機組轉子很大時，用來安裝剪切銷的傳扭孔對齊困難，導致更換剪切銷比較麻煩。

　　（2）“燕尾槽”式過載保護結構相對于剪切銷結構，精度高，抗疲勞性能好，但在機組發生過載后，需更換帶“燕尾槽”結構的零件，成本相對較高。當機組轉子很大時，也存在更換困難的情況。

　　（3）液壓式過載保護結構不存在疲勞問題，過載扭矩可以通過注入不同的油壓來控制；在機組發生過載后，只需要更換安全管，重新注入壓力就可以再次運行；安全管與剪切口無精度配合要求，更換方便。但由于自身結構比較復雜，采購成本非常高，并且對安裝過程有一定的技術要求。

　　5、結論

　　聯軸器的過載保護功能均需要通過試驗進行標定，通過以上對比分析，結合成本考慮，在工程應用時可按表1進行選用，但需要結合轉子動力學和安裝空間要求。

　　參考文獻

　　[1]中國機械設計大典. 江西科學技術出版社，2002.

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