KBK 金属波纹管联轴器的不锈钢薄壁波纹管实现零背隙传动,核心依赖精密结构设计、弹性变形原理、无间隙连接工艺三者的协同作用,在额定扭矩范围内可实现扭矩传递的无滞后、无残留间隙特性。以下是具体技术原理与实现路径:
背隙是指联轴器在扭矩换向时,输入轴与输出轴之间的角位移差,零背隙即换向时角位移差为0,扭矩传递无滞后。金属波纹管联轴器的零背隙,本质是扭矩传递路径中无任何可产生相对位移的间隙,且变形为可逆弹性变形(无塑性残留)。
KBK 的不锈钢薄壁波纹管采用奥氏体不锈钢(如 1.4401/304)材质,通过精密液压成型或激光焊接成型工艺制造,其结构设计满足零背隙的核心要求:
波纹管壁厚通常为 0.1-0.5mm,属于薄壁弹性元件,在额定扭矩范围内仅产生扭转弹性变形,无塑性变形。
波纹采用对称圆弧轮廓设计,波峰与波谷的曲率半径精准控制,确保扭矩传递时,每个波纹的变形均匀且可逆 —— 输入轴转动带动波纹管扭转,输出轴同步随波纹管变形转动;扭矩撤销后,波纹管恢复原状,无残留变形,因此不会产生背隙。
KBK 根据联轴器扭矩等级设计波纹数量(如 KB2 系列小型联轴器波纹数 8-12 个,KB4 系列大扭矩联轴器波纹数 15-25 个)。
合理的波纹数量既保证了角向 / 径向偏差补偿能力(波纹管弯曲变形适配安装误差),又提升了扭转刚度—— 减少扭矩传递时的角变形量,进一步降低背隙产生的可能性。
波纹管与两端金属 hub(连接轴套) 的连接,是实现零背隙的关键环节,KBK 采用激光精密焊接工艺:
焊缝位置精准贴合波纹管端部与 hub 的焊接槽,焊接强度高,无虚焊、气孔;
焊接后波纹管与 hub 形成刚性整体,无任何相对位移间隙,扭矩可直接通过焊缝传递,避免了 “连接间隙导致的背隙"。
除了波纹管本身,输入 / 输出轴与 hub 的连接方式也会影响背隙,KBK 通过两种设计消除配合间隙:
KBK 的 KB2/KB4 系列多采用分体式夹紧 hub,搭配内六角螺栓或夹紧套:
hub 内壁与轴的配合公差为H7/h6(高精度间隙配合),拧紧夹紧螺栓后,hub 产生径向收缩,与轴形成过盈抱紧,消除轴与 hub 的配合间隙;
夹紧力均匀分布,避免轴的变形,确保扭矩传递时轴与 hub 无相对滑动。
针对微型轴径(1-8mm)的 KB1 系列,采用径向顶丝锁紧,顶丝末端镶嵌耐磨防滑金属垫,拧紧后顶丝压紧轴面,通过摩擦力实现轴与 hub 的刚性连接,无相对位移间隙。
金属波纹管联轴器的扭矩传递路径为:输入轴 → 夹紧 hub → 激光焊缝 → 不锈钢波纹管 → 激光焊缝 → 输出 hub → 输出轴
在额定扭矩范围内,扭矩传递的核心机制是波纹管的扭转弹性变形:
输入轴转动时,扭矩通过 hub 传递给波纹管,波纹管因薄壁特性产生均匀扭转弹性变形(类似弹簧的扭转);
波纹管的变形力直接带动输出 hub 同步转动,无任何中间间隙的 “空转" 过程;
当扭矩换向时,波纹管的弹性变形反向恢复,输出轴随波纹管的变形同步换向,无残留变形、无角度滞后,从而实现零背隙。
| 联轴器类型 | 背隙来源 | 零背隙实现方式 | 局限性 |
|---|---|---|---|
| 金属波纹管联轴器(KBK) | 无(额定扭矩内) | 弹性变形可逆 + 无间隙连接 | 补偿偏差能力受波纹管寿命限制 |
| 梅花弹性联轴器 | 弹性体与爪形齿的配合间隙 | 需选用过盈配合弹性体,成本高 | 弹性体老化后易产生背隙 |
| 膜片联轴器 | 膜片与螺栓的连接间隙 | 采用一体成型膜片 + 无间隙螺栓 | 扭转刚度低于波纹管联轴器 |
为进一步保障零背隙稳定性,KBK 还采取了两项关键工艺:
hub 的同轴度、圆跳动公差控制在 ≤0.01mm,确保安装后输入 / 输出轴与波纹管的同轴度,避免因偏心导致的局部应力集中,防止波纹管产生非均匀变形。
产品手册明确标注额定扭矩与大扭矩,在额定扭矩内波纹管仅发生弹性变形;超过大扭矩则会产生塑性变形,导致背隙出现 —— 这也是零背隙的前提条件。
KBK 金属波纹管联轴器的零背隙,本质是 “无间隙连接 + 可逆弹性变形" 的双重保障:
不锈钢薄壁波纹管的弹性变形特性,确保扭矩传递无塑性残留;
激光焊接 + 夹紧式 hub 的无间隙连接,消除了传动路径中的所有配合间隙;
高精度设计与工艺,保障了传动的一致性与稳定性。
这种设计让其在伺服电机、精密机床、自动化设备等对定位精度要求高的场景中广泛应用。