新型聯軸器的研發與使用

聯軸器是聯接兩軸或軸與回轉件，在傳遞運動和動力過程中一同回轉而不脫開的一種裝置。由于聯軸器所聯接的兩軸制造和安裝的誤差，承載后的變形以及工作環境如溫度變化等影響，當安裝調試后難以保證兩軸的嚴格精確對中，存在著某種程度的相對位移，工作過程中兩軸會產生一定的附加載荷，易產生振動；另外由于某些儀器工作原理要求被聯接軸在工作過程中須可作一定的相對移動（軸向或徑向的相對移動），軸線交角的改變等，從而出現軸向偏差、徑向偏差、角度偏差以及綜合偏差等。因此要求聯軸器具有補償兩軸聯結時的相對平行位移和相對角度位移，以降低兩軸安裝時嚴格對中精度；同時起到緩沖、減振和傳遞力矩的作用。此外在許多工作環境中，還要求聯軸器能方便的將轉動轉化為平動，實現平移調整的功能。按聯軸器的性能分為剛性聯軸器和撓性聯軸器。剛性聯軸器如套筒聯軸器、夾殼聯軸器等，雖然結構簡單、制造容易，但是不具備補償性能。撓性聯軸器分為可移式剛性聯軸器和帶彈性元件撓性聯軸器，前一類如滑塊聯軸器、萬向聯軸器等(deng)，只具(ju)有(you)補(bu)償兩軸相對(dui)位移的(de)(de)能(neng)力(li)，一(yi)般都應該進(jin)行潤滑(hua)，其性(xing)能(neng)易受潤滑(hua)完善程度的(de)(de)影響，且(qie)(qie)可能(neng)污染(ran)環境；后一(yi)類含(han)有(you)能(neng)產生彈性(xing)變形(xing)的(de)(de)元件(jian)，有(you)補(bu)償能(neng)力(li)和(he)緩沖(chong)、減振作用(yong)，又分金(jin)屬彈性(xing)元件(jian)和(he)非金(jin)屬彈性(xing)元件(jian)。含(han)有(you)橡膠(jiao)等(deng)非金(jin)屬元件(jian)的(de)(de)聯軸器對(dui)溫度、腐蝕介質、光較敏(min)感(gan)，且(qie)(qie)容易老化。金屬彈性元件撓性聯(lian)軸器如(ru)簧片聯軸器彈(dan)性高，阻尼大緩(huan)沖(chong)減振(zhen)能(neng)力強，但結(jie)構(gou)復雜(za)，制造困難，主(zhu)要用(yong)于載荷變化(hua)大的傳動軸系(xi)。蛇形彈(dan)簧聯軸器彈(dan)性好，緩(huan)沖(chong)減振(zhen)能(neng)力強，但彈(dan)簧制造工(gong)藝性差，加(jia)工(gong)困難，應(ying)用(yong)有限。由(you)上述各種聯軸器的特(te)點可知，不能(neng)滿足光(guang)學精密調整(zheng)機構(gou)的需(xu)要。

高功率激光慣性約束聚變（EFG）激光裝置的研制是一項系統工程，涉及光學、精密機械、能源及控制等諸多領域。神光系列是我國自行研制的EFG裝(zhuang)置(zhi)，光(guang)學精密機(ji)械器件是(shi)物理實驗順(shun)利完成(cheng)的(de)一個重要(yao)保證(zheng)，其中各種各樣的(de)調(diao)(diao)整(zheng)機(ji)構是(shi)高功率激光(guang)系(xi)統中光(guang)學元件的(de)主要(yao)支撐和(he)驅動裝(zhuang)置(zhi)。在神光(guang)裝(zhuang)置(zhi)精密化研(yan)究(jiu)過程中，需要(yao)將原有的(de)手(shou)動調(diao)(diao)整(zheng)改為(wei)步進電機(ji)驅動的(de)精密調(diao)(diao)整(zheng)。無論(lun)是(shi)絲桿螺母結構、蝸輪(lun)蝸桿結構或齒輪(lun)傳動結構，在空間(jian)尺(chi)寸受限制和(he)工作環境有特殊要(yao)求時，選用常規(gui)的(de)聯軸器，結構復(fu)雜、對中性(xing)差、兩(liang)軸易出現空間位移、傳遞運(yun)動和(he)轉矩時易產生顫動，影響光束成象(xiang)質(zhi)量和(he)位移精(jing)度(du)(du)。因此在(zai)總結多年實踐(jian)經驗的基礎上(shang)，自(zi)行研制開發(fa)了驅(qu)動式彈(dan)性(xing)聯軸器(qi)，具有制造簡單，結構新(xin)穎，體積小巧，調整精(jing)度(du)(du)高穩定性(xing)好，造價低廉等優點，現已(yi)廣泛應用在(zai)高功率激(ji)光裝置和(he)各(ge)類光學實驗中。
　　研制原因光學精密調整機構是支撐光學元件和調整光學元件的主要機構I通過光學調整使光學元件進行平移和轉動I補償系統中光學元件的制造、裝配引起的定位誤差，從而達到光學元件中心軸與光束中心軸同軸，以保證成象信號、分布及位置符合實驗的要求。一個合格的光學調整系統，除原理要求大位移外，光學元件調整位移是一個小量。并且在電機驅動調整過程中，須保證光學元件運動的穩定性、重復性、精度，避免振動導致光束控制的不確定性。
　　HG9對環境的溫度，速度場，空氣的凈化，噪音及振動等參數有一定的指標要求，如大廳潔凈度級，局部級。因此在精密化研究過程中，將原有的手動調整改為步進電機驅動的精密調整I使用聯軸器將馬達軸與調整機構中的回轉件聯接時，選用常規的聯軸器存在一定的不足之處。
　　　　驅動式彈性聯軸器根據精密化研究的需求和總結多年實踐經驗的基礎上，自行設計開發了驅動式彈性聯軸器。其結構示意如所示：該聯軸器可采用耐磨、加工性能好，有一定強度和硬度的錫磷青銅，或者號錳鋼，或者高彈力鋼加工而成。結構新穎，體積小巧，不需潤滑，不會污染環境。制造簡單，聯軸體：中部有個彈性槽，槽深大于半徑，由電火花線切割加工而成，線切割開槽方向相鄰正交，使其具有一定的彈性又不失剛性。彈性槽不僅使聯軸器在H軸方向有一定的伸展性能，而且能補償I軸、J軸的相對平行位移，以及繞H、I、J軸的相對角位移，因此允許被聯接軸有微小的徑向偏差、軸向偏差和角度偏差；同時有緩沖和減振作用。槽底圓弧@也是線切割加工而成，使應力變形集中在圓弧處。安裝方便，聯軸體>右端有‘個均布的緊定螺釘孔將步進電機驅動軸和聯軸體固定在一起，被聯接軸插入左端軸孔，用銷釘定位在腰槽中，使被聯接軸能夠在聯接軸孔中移動，實現電機驅動絲桿平移。
　　當步進電機工作時，帶動驅動式彈性聯軸器轉動，銷釘將轉動傳遞給絲桿，因此絲桿也跟著轉動，由于螺母固定，所以絲桿在轉動的同時也向前移動，實現光學精密調整機構中光學元件的微量位移。
　　小結驅動式彈性聯軸器以簡單小巧的彈性結構，利用螺紋副將轉動轉化為平動，實現步進電機驅動平移，具備彈性聯軸器的功能，能很好的補償空間相對位移，起到緩沖和減振作用，不污染環境，滿足光學精密調整的需要。
　　同時加工方便，便于安裝，使用壽命長，成本低，適用于大批量生產。驅動式彈性聯軸器現已廣泛應用在高功率激光裝置和各類光學實驗中，充分證明了其使用價值。