為伺服系統(tǒng)選配聯(lián)軸器是一個復雜的過程，這個過程需要考慮力矩、軸的相對位移、硬度、轉(zhuǎn)速、尺寸等要求。為了保證聯(lián)軸器的正常運轉(zhuǎn)，這些要求必須非常匹配。在選用聯(lián)軸器之前，對這些聯(lián)軸器的性能和應用細節(jié)進行詳細了解將非常有助于選擇合適的聯(lián)軸器。不同的伺服連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不同聯(lián)軸器的性能，同時指出設(shè)計中要考慮的因素以及如何針對不同的應用情況選擇合適的聯(lián)軸器。

 

1.十字滑塊聯(lián)軸器

 

    特點：平行糾偏能力最強

 

    十字滑塊聯(lián)軸器由兩個轂和一個中心滑塊組成。中心滑塊是由塑料制造，特別情況下可由金屬制造。中心滑塊通過兩邊呈90°相對分布的卡槽和兩側(cè)的轂榫接在一起，從而傳遞力矩。中心滑塊和轂間通過微小的壓力吻合，這種結(jié)合能使聯(lián)軸器具有零背隙特性。

 

    隨著使用時間的增長，滑塊可能會因磨損而失去零背隙特性，但中心滑塊并不貴，也很容易更換，更換后仍能恢復其原有的性能。在使用過程中，中心滑塊的滑動可調(diào)節(jié)軸的相對平行偏差。因為軸間的偏差只會導致滑塊與轂之間產(chǎn)生摩擦力，因此它們之間的軸承負荷不會因偏差的增加而增大。與其它聯(lián)軸器不同， 十字滑塊聯(lián)軸器不會產(chǎn)生附加彎矩，因而不會產(chǎn)生附加軸承載荷。

 

    十字滑塊聯(lián)軸器的性價比很高，并且有多種滑塊材料可供用戶選擇，這是十字滑塊聯(lián)軸器的一大優(yōu)勢。一些廠商也可以提供多種材料的滑塊來滿足各種應用的不同要求。一般來說有兩類材質(zhì)，一類材質(zhì)適用于零背隙、高扭轉(zhuǎn)剛度和大扭矩的應用，另一類材質(zhì)適用于低精度定位、非零背隙、但有吸震和減噪要求的應用。非金屬滑塊還有電絕緣作用，可以充當機械保險絲。當塑料滑塊損壞后，扭矩傳遞將被完全終止，從而保護貴重的機械零件。這種設(shè)計適用于大的平行偏差（從0.025到0.100英寸或更大，具體取決于聯(lián)軸器的尺寸）。

 

    這種聯(lián)軸器僅能調(diào)節(jié)小于0.5°的相對角度偏差和小于0.005英寸的軸向位移，轉(zhuǎn)速通常小于4000 轉(zhuǎn)/分鐘。角向偏差過大可使其失去等速特性。分體的三部分設(shè)計限制了它的軸向偏差調(diào)節(jié)能力，例如，它不適用于推拉式應用。同時，因為中心滑塊是浮動的，兩軸的運動必須保證滑塊不會脫落。

 

2.梅花聯(lián)軸器

 

    特點：吸收沖擊最好的聯(lián)軸器

 

    這種聯(lián)軸器一般有兩種類型，一種是傳統(tǒng)的直爪型，一種是曲面（內(nèi)凹）爪型的零背隙聯(lián)軸器。傳統(tǒng)的直爪型不適用于精度很高的伺服傳動應用。

 

    梅花聯(lián)軸器是在直爪型的基礎(chǔ)上演變而來的，但不同的是其曲面爪設(shè)計能適用伺服系統(tǒng)應用。曲面是為了減少彈性梅花塊的變形和限制高速運轉(zhuǎn)時向心力對它的影響。

 

    爪型聯(lián)軸器由兩個金屬轂和一個彈性塊組成。梅花塊有多個葉片分支，像十字滑塊聯(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，由此保證了聯(lián)軸器的零背隙性能。與十字滑塊聯(lián)軸器不同的是，它是通過壓擠傳遞運動，而十字滑塊聯(lián)軸器是通過剪力傳遞運動。

 

    在使用梅花聯(lián)軸器時，使用者一定要注意扭矩不能超過彈性元件的最大承受能力（保證零背隙的前提下），否則彈性元件將會被壓扁變形失去彈性，這樣彈性體上的預加載荷將會消失，從而致使聯(lián)軸器失去零背隙性能，還可能在發(fā)生嚴重問題后才被發(fā)現(xiàn)。

 

    梅花聯(lián)軸器具有很好的平衡性能，適用于高轉(zhuǎn)速應用（最大可達40000 轉(zhuǎn)/分鐘）， 但不能適用較大的偏差，尤其是軸向偏差。較大的平行偏差和角向偏差會產(chǎn)生比其他伺服聯(lián)軸器更大的附加軸承載荷。另一個值得關(guān)注的問題是梅花聯(lián)軸器的失效。一旦彈性梅花塊損壞或失效，力矩傳遞并不會中斷，兩轂的金屬爪將嚙合在一起繼續(xù)傳遞扭矩，這很可能會導致系統(tǒng)出現(xiàn)問題。根據(jù)實際應用選擇合適的彈性梅花塊材料是梅花聯(lián)軸器的一大優(yōu)勢，制造商可提供各種材料的彈性梅花塊，通過不同的硬度和溫度承受能力滿足客戶的實際應用要求。

 

3.膜片聯(lián)軸器

 

    特點: 高扭轉(zhuǎn)剛度,高速

 

    膜片聯(lián)軸器至少由一組金屬疊片（金屬或合成樹脂）和兩個轂組成。金屬疊片被銷釘緊固在轂上，一般不會松動或引起盤和轂之間的反沖。有一些生產(chǎn)商可提供兩組金屬疊片的聯(lián)軸器，中間有一個剛性件，兩邊再連在轂上。

 

    單膜片聯(lián)軸器和雙膜片聯(lián)軸器的不同之處類似于單組螺旋切縫和多組螺旋切縫聯(lián)軸器之間的差別，單膜片聯(lián)軸器不適用于調(diào)節(jié)平行偏差，而雙膜片聯(lián)軸器可以同時向不同的方向彎曲，所以可以承受平行偏差。

 

    這種特點有點像波紋管聯(lián)軸器，實際上聯(lián)軸器傳遞力矩的方式差不多。金屬疊片很薄，當偏差荷載產(chǎn)生時它很容易彎曲，因此可以承受高達5度的偏差，同時還能產(chǎn)生較低的軸承負荷。金屬疊片具有很好的扭轉(zhuǎn)剛度，僅稍遜于波紋管聯(lián)軸器。不利之處在于膜片聯(lián)軸器非常精巧，如果在使用中誤用或沒有正確安裝則很容易損壞。所以保證安裝偏差在聯(lián)軸器的正常運轉(zhuǎn)承受范圍之內(nèi)是非常必要的。

 

4.剛性聯(lián)軸器 

 

    特點:安裝軸對中要求高

 

    顧名思義，剛性聯(lián)軸器是一種扭轉(zhuǎn)剛度為剛性的聯(lián)軸器，即使承受負載時也無任何回轉(zhuǎn)間隙。如果系統(tǒng)中有任何安裝偏差，則會導致軸、軸承或聯(lián)軸器過早的損壞，也就是說剛性聯(lián)軸器無法用在高速的環(huán)境下，因為機器高速運轉(zhuǎn)時軸上可能會產(chǎn)生高溫，這種高溫會導致軸的伸縮變形，而剛性聯(lián)軸器無法補償由于軸的伸縮所造成的軸向尺寸偏差。當然，如果軸的軸向相對位移偏差能被成功地控制，在伺服系統(tǒng)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，但由于它具有高扭矩承受力、剛性和零背隙等性能，在運動控制領(lǐng)域中越來越多的用戶開始使用小規(guī)格的鋁合金剛性聯(lián)軸器。

 

伺服聯(lián)軸器關(guān)鍵性能比較

 

結(jié)論

    選擇合適的伺服聯(lián)軸器是整個系統(tǒng)設(shè)計的重要組成部分，它會很大地影響到系統(tǒng)的整體性能。因此，在設(shè)計過程中應盡早地考慮聯(lián)軸器的選型，并分別把各種聯(lián)軸器和系統(tǒng)的功能目標排列對照，這樣就可以避免運動控制應用中常見的各種問題。上述我們討論的每種聯(lián)軸器都有其各自的特點，適用于各種不同的應用。目前，市場上存在各種類型的聯(lián)軸器，設(shè)計工程師可根據(jù)需要選擇最合適的聯(lián)軸器，使系統(tǒng)性能最優(yōu)且使用壽命最長。