叠片式联轴器和膜盘式联轴器有何差别?


         创明叠片式和膜盘式都属于全金属挠性联轴器,它们具有很多相似之处,比如都是依靠金属的弯曲来适应各类不对中,都具有免维护和长寿命的特性,但叠片式和膜盘式联轴器工作的原理并不相同,产品的优势也各有特长。

在涡轮透平设备上,在大多数情况下两类产品均可选用并长期可靠的运转,但是针对不同的机组,有时选取这个比另外一个可能更有优势。两类全金属挠性元件联轴器都实现了传递扭矩和补偿的功能,但是联轴器实现的方式是不同的:


       叠片式联轴器:是通过联轴器片组上挠性元件(相邻螺栓之间)的弯曲实现功能,该挠性元件固定在相对的法兰上(图1和2)。制造商通过优化挠性元件的设计,以实现特定直径膜片下产生截然不同的扭矩容量和弯曲特性。

在叠片联轴器中,各个膜片(叠片的组成基本元件)越薄则柔性越好,同等直径下实现更大的补偿能力;越厚则刚度越大,同等直径下可以传递更大的扭矩。在同等直径下,螺栓数量多可以传递更大的扭矩,但是弯曲部分的弦长短补偿能力就会下降,为了实现较佳的特性,如何优化设计这些结构和形状是制造商的区别之一。由于膜片是装在一起,因此叠片联轴器不容易突然失效,一般是从外部开始逐步渗透到内部,从而使得联轴器可以不短期内就失效,以便设备及时停车或检测到故障


       膜盘式联轴器:尽管膜盘的结构和样式有很多种,但是扭矩传递的原理是相同的:它是通过整体设计的柔性膜盘元件,将扭矩从外径传递到内径。在同等的直径下,制造商可以不断优化厚度及形面的设计,以实现扭矩能力和补偿能力的较佳匹配。

由于膜盘式联轴器的结构非常简洁,从而使得其在高速下运转的风阻很低(一般只有高速联轴器的防护罩设计需要考虑这些细节),内部空气以较低的表面速度摩擦,通常由于切削罩内的空气而导致温度的提升。另外,大型的燃气轮机和蒸汽轮机场合,由于膜盘联轴器的挠性元件可以直接用螺栓固定在涡轮法兰上,挠性元件非常接近涡轮轴承,得到相对于轴承的较好重心位置。经过工程师精心设计的膜盘元件可以实现很大的轴向补偿能力,部分制造商可以单个膜盘元件实现了+/-15毫米的变形能力;当必要时可以串联多个特殊形面的膜盘,以实现大额的变形能力,因此膜盘更适合热涨量比较大或极端不对中的涡轮机组应用。


       共同特性:在这两种类型联轴器中,全金属的挠性元件(膜片和膜盘)都是联轴器的核心部件。这些元件由高强度不锈钢或高强度合金钢制成,必要时进行特殊的防腐或涂层处理,以减少或消除由于单个膜片在工作中的相对运动而引起的微动磨损。




什么时候选取膜盘式联轴器,什么时候用叠片式联轴器?


      创明:在通用设备的低速应用中,由于经济性需求是第一要素,一般采用通用的叠片联轴器。而高性能的叠片/膜盘式联轴器通常适用于各种特殊用途的场合。 


       在高速运转的离心机组上,通常要求使用低弯矩的联轴器(叠片联轴器可以设计为倒置的形式,可以使片组的位置也就是部件重心更靠近支撑轴承),因此压缩机的制造商一般倾向于在高速齿轮与压缩机之间采用叠片联轴器;叠片联轴器也允许使用较粗的轴,因此在低弯矩设计方面要优于膜盘式联轴器。另外,在特定的扭矩值下,叠片联轴器由于可以采用多种设计方案而获得更轻的重量,并且对所连设备产生的作用力也小于膜盘式联轴器。 


       驱动涡轮机制造商(蒸汽涡轮和燃气涡轮)一般倾向于采用膜盘式联轴器。  涡轮机转子通常设计有一个带法兰接口,以便直接用螺栓连接到膜盘式联轴器或刚性联轴器。此外,膜盘式联轴器适合在轴向或角向偏移较大时稳定运转,这就比较适用于涡轮机组轴向位置变化比较大的场合。另外在同步电机启动时存在周期性扭转振动的场合,膜盘式联轴器的抗疲劳特性有时也优于叠片联轴器。