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KTR 联轴器怎么选?扭矩与对中补偿四步法

KTR 联轴器的选型分四步:按功率转速算额定扭矩并乘以工况、启动、温度与转向系数,确定系列,再核对对中补偿量、转速与孔径,附官方算例。

上海麒诺技术团队
· 2026-09-24· 约 9 分钟阅读

KTR 联轴器选型走反顺序,是最常见的浪费。合理的做法是先回答四个工况问题定下族系,再用扭矩算规格。很多询价单上来就写「要 ROTEX 38」,那是把结论当成了起点。族系选错,规格再精确也没用:需要无背隙的定位轴配了弹性体联轴器,精度永远调不出来;轴间距 250 mm 的机组选了一体式钢片联轴器,根本装不上。

整篇的顺序是「先族系、后规格」。文中的系数、位移限值、孔径与扭矩数字全部来自 KTR 联轴器选型资料与 ROTEX 操作手册,未在本文出现的参数以官方 datasheet 为准。

一、先问四个问题,把族系缩到一两个

定族系不需要算扭矩,只需要把机器的需求讲清楚。

  1. 要补偿什么位移。 角向、径向还是轴向偏差,以及两轴端相距多远。制造误差、热膨胀都会产生偏差,联轴器的用途之一就是吸收它们。
  2. 能不能有背隙。 定位轴、分度机构、伺服系统通常不允许背隙;一般传动可以接受。
  3. 要不要阻尼。 有扭振或冲击的传动需要弹性元件吸收振动,纯刚性连接会把振动全传给轴承。
  4. 失效是否必须安全。 如果联轴器断裂会甩出零件、伤人或造成连带损坏,就必须选失效安全结构。

四条里只要有一条答案明确,族系就能砍掉一大半:

  • 不允许背隙 → 钢片族与伺服族(RADEX-N、RIGIFLEX-N、ROTEX GS)。
  • 需要阻尼 → 弹性体族(ROTEX、REVOLEX 等)。
  • 失效必须受控 → 选失效安全型,例如 POLY-NORM、REVOLEX、GEARex。
  • 两轴相距较远 → 需要双万向或带中间段的型号,而不是把两轴拉近。

二、族系定了,再用最大扭矩挑吨位

KTR 的联轴器族系超过十五个,各族的扭矩上限差了好几个数量级。把这张表当成筛选工具,先用工况把范围缩小,再看吨位够不够。

族系

结构

KTR 标注的最大扭矩

TOOLFLEX

金属波纹管,无背隙

600 Nm

ROTEX GS

无背隙伺服爪式联轴器

5,850 Nm

ROTEX

扭转弹性爪式联轴器

35,000 Nm

POLY-NORM

扭转弹性,失效安全

67,000 Nm

RADEX-N

钢片式,扭转刚性

300,000 Nm

RIGIFLEX-N

双万向钢片式

280,000 Nm

REVOLEX

弹性销套式,失效安全

1,350,000 Nm

GEARex

全钢齿式,失效安全

2,750,000 Nm

RUFLEX、KTR-SI

扭矩限制器、过载联轴器

12,000 Nm 与 3,100 Nm

KTR 自己的描述补充了细节:RADEX-N、RIGIFLEX-N 与 RIGIFLEX-HP 属于扭转刚性、无背隙、免维护的全钢结构,其中 RADEX-N 有单万向和双万向两种;REVOLEX KX-D 失效安全,可轴向插入。

这张表倒过来读就是选型规则:无背隙要求指向钢片族和伺服族,阻尼要求指向弹性体族,失效必须受控指向失效安全结构,两轴相距很远则需要双万向或加长段型号。

三、规格要算,从功率和转速开始

族系定了才轮到算扭矩。KTR 的公式把电机功率和转速换成联轴器要承受的额定扭矩:

T_N [Nm] = 9550 × P [kW] / n [rpm]

一台 200 kW、1500 rpm 的电机,算出来是 1273 Nm。这只是起点,在机器扭矩和联轴器额定值之间还隔着系数:

T_KN 至少取 T_N × S_B × S_t × S_R

T_Kmax 至少取(T_N + T_S)× S_Z × S_t × S_R

第一条对应平稳运行,第二条对应冲击载荷,其中 T_S 是机器的峰值扭矩。KTR 明确把轴毂连接排除在这个范围之外:它的可传递扭矩必须由采购方自行复核,责任也在采购方。

系数

含义

KTR 取值

S_B 工况

应用本身的负荷特性

径向泵 1.25 至 1.75;轻液离心泵 1.50 至 2.00;齿轮泵与叶片泵 1.50 至 1.75;活塞泵 2.00 至 2.50;活塞压缩机 2.50 至 3.00;锻造压力机 1.75 至 2.50;岩石破碎机 2.50 至 3.00

S_Z 启动

每小时启动次数

少于 10 次取 1.0;少于 25 次取 1.2;少于 50 次取 1.4

S_t 温度

高温下的能力衰减

全钢片联轴器(RADEX-N、RIGIFLEX-N)到 +150 °C 仍为 1.0,+200 °C 为 1.10,+230 °C 为 1.25,+270 °C 为 1.43;弹性体联轴器衰减早得多,REVOLEX KX-D 在 +40 °C 为 1.2,+60 °C 为 1.4,+80 °C 为 1.8

S_R 方向

扭矩换向

同向 1.0;交变 1.7

两个系数最容易被人漏掉。其一是 S_R,交变工况取 1.7,几乎等于把所需规格翻一倍,所以分度工作台往往需要比电机功率看起来更大的联轴器。其二是 S_t,它不是一条曲线:全钢片联轴器到 +150 °C 都保持满能力,而橡胶元件型在 +80 °C 就要留出 80% 的余量。

KTR 还把传动分成两类。离心泵、风机和螺杆压缩机没有周期性扭振,可以直接用上面的公式;柴油机、活塞压缩机、活塞泵和发电机存在周期性扭振,必须先做扭振计算。

四、位移补偿:数字是单用的,不能叠加

联轴器有一半是选它「能容忍什么」。KTR 在 ROTEX 手册里写明用途:补偿制造误差、热膨胀等造成的轴偏差。

ROTEX 按规格和胶块硬度给出位移限值,前提是额定扭矩、1500 rpm、环境温度 +30 °C。

规格

轴向 ΔKa(mm)

1500 rpm 径向 ΔKr(mm)

3000 rpm 径向 ΔKr(mm)

1500 rpm 角向 ΔKw

24

−0.5 / +1.4

0.22

0.15

0.9°

38

−0.7 / +1.8

0.28

0.19

1.0°

55

−1.0 / +2.2

0.38

0.26

1.1°

75

−1.5 / +3.0

0.48

0.32

1.2°

110

−2.0 / +4.2

0.55

0.38

1.3°

以上数字对应 92 与 98 Shore A 的胶块。更硬的 64 Shore D 容忍度更低:以 ROTEX 24 为例,1500 rpm 下径向为 0.15 mm、角向为 0.8°,而软胶块是 0.22 mm 与 0.9°。

三条规则决定了这些数字怎么用。第一,限值只能单用:径向和角向偏差同时出现时必须按比例分配,两者百分比相加不超过 100。KTR 给的例子是径向占 60%、角向占 40%;一只 ROTEX 38 如果同时出现 0.8 mm 径向和 0.8° 角向,单独看每一项都在限值内,叠加起来就超了。第二,这些数字绑定额定扭矩、1500 rpm 和 +30 °C,转速一升高限值就下降。第三,角向偏差既用角度表示,也用轮毂处的毫米数表示,两种写法都要看。

五、最后核对转速和孔径

孔径上限是安全限值。KTR 的措辞很直接:最大允许孔径不得超出,一旦忽略,联轴器可能撕裂,飞出的旋转零件会危及生命。

ROTEX 规格

铸铁或球墨铸铁轮毂(mm)

钢轮毂(mm)

24

未列出

0 至 35

38

12 至 40

0 至 48

48

15 至 52

0 至 62

65

22 至 70

未列出

125

60 至 145

未列出

180

85 至 200

未列出

孔径按 H7 加工,键槽按 DIN 6885 第 1 部分做到 JS9,另配紧定螺钉。推荐配合按 DIN 748/1:50 mm 以下轴用 k6 配 H7 孔,50 mm 以上轴用 m6。键槽应位于两个凸爪之间;扭矩方向交变或有冲击载荷时,KTR 要求把键槽公差从 JS9 收紧到 P9。

转速和位移是连在一起看的。每个规格在样本里都有最高允许转速,转速越高允许的径向偏差越小。110 号以上在 3000 rpm 下干脆不再给出径向数值,所以高速场合是往小规格走,而不是往大规格走。ROTEX 的夹紧环轮毂适合高速轴,圆周速度可达 40 m/s。

六、两个完整算例

大型机组。 IEC 315 L 电机,200 kW、1500 rpm,80 mm 轴,驱动一台 75 mm 轴的径向泵,两轴端相距 250 mm。工况是每小时启动 6 次、环境 +65 °C、单向旋转。

输入

取值

T_AN = 9550 × 200 / 1500

1273 Nm

S_B,径向泵

1.5

S_Z,每小时 6 次启动

1.0

S_t,+65 °C

1.0

S_R,同向

1.0

所需 T_KN = 1273 × 1.5

1910 Nm

所需 T_Kmax = 1860 × 1.0

1860 Nm

选中的 RADEX-N 额定 2400 Nm 与 4800 Nm,两个条件都满足且留有余量。由于两轴相距 250 mm,必须用双万向钢片式才能跨越这个距离,也就是说族系是由几何条件而不是扭矩决定的。轴毂连接仍然需要单独复核,这一项由采购方负责。

小型机组。 螺杆压缩机,30 kW、3000 rpm 电机,38 mm 轴,每小时启动 8 次,环境 +30 °C。T_AN 为 96 Nm;旋转压缩机系数取 1.75,所需 T_KN 为 168 Nm;ROTEX 38 配 92 Shore A 胶块额定 190 Nm,钢轮毂版本可接 38 mm 轴。下单前要确认该规格的样本转速上限,并注意弹性体胶块的工作范围是 −30 至 +90 °C。

七、位移偏差从哪来,怎么在现场判断

弄清楚偏差的来源,比记住限值数字更有用。KTR 在 ROTEX 手册里把补偿对象说得很直白:制造误差、热膨胀以及类似效应造成的轴偏差。落到现场,无非三类。

  • 径向偏差:两轴中心线平行但错开。机脚安装面不平、垫片厚度不一致都会造成这种情况。
  • 角向偏差:两轴中心线相交成角。常见于长轴系、悬臂安装或联轴器两侧底座刚性差的结构。
  • 轴向偏差:一轴相对另一轴前后移动。热膨胀和轴向定位方式是主要来源。

判断时要注意两点。其一,径向和角向在现实中几乎总是同时存在,所以第四节的「百分比相加不超过 100」不是理论限制,而是最常见的超限原因。其二,角向偏差既可以用角度表示,也可以用轮毂处的毫米数表示;两种写法描述的是同一个量,测量时按你能测到的那一种记录,换算交给选型方。

八、一份完整的询价单需要八行信息

把前面所有步骤压缩成一张单子。缺少其中任何一行,选型都只能给出区间而不是结论。

  1. 电机或原动机的功率与转速。
  2. 传动类型(离心泵、螺杆压缩机、活塞泵、柴油机等),用于判断是否需要先做扭振计算。
  3. 两侧轴径,以及轴端的加工形式与键槽规格。
  4. 两轴端的间距,这一项决定族系而不只是长度。
  5. 每小时启动次数。
  6. 环境温度与介质温度。
  7. 旋转方向是否交变。
  8. 是否需要无背隙、是否需要失效安全结构。

第四行最常被漏掉,代价也最大。轴端间距一旦超出所选族系的补偿能力,规格算得再准也装不上,只能整批换型号。把八行一次发全,选型结果才有可能一次定死。

常见问题

KTR 联轴器的扭矩怎么算?

用 KTR 的公式,T_N = 9550 × P / n,功率单位 kW,转速单位 rpm。平稳运行工况下再乘工况系数、温度系数和方向系数;冲击载荷下则用启动系数、温度系数和方向系数。

哪个 KTR 族系的扭矩最大?

按 KTR 公布的各族最大扭矩,最大的是 GEARex 全钢齿式联轴器的 2,750,000 Nm 和 REVOLEX 销套式的 1,350,000 Nm,两者都是失效安全结构。如果既要高扭矩又要无背隙、扭转刚性,RADEX-N 可以做到 300,000 Nm。

同一只联轴器可以同时补偿径向和角向偏差吗?

只能在降低后的比例内。KTR 规定位移值只能逐项使用;径向与角向偏差同时出现时必须按比例限制,且两者百分比相加不超过 100。

怎么知道联轴器能配多大孔径?

先查样本中该规格和轮毂材料的成品孔径范围,绝不能超过最大值。ROTEX 钢轮毂到 48 号规格可以做到 62 mm,铸铁与球墨铸铁轮毂更大,从 38 号的 40 mm 到 180 号的 200 mm。之后轴毂连接还要单独复核。

选型前一定要做扭振计算吗?

取决于传动类型。离心泵、风机和螺杆压缩机没有周期性扭振,只用工况系数即可;柴油机、活塞压缩机、活塞泵和发电机存在周期性扭振,KTR 要求先做扭振计算。

从哪里开始

上海麒诺(QINUO)从香港营运,供应原装全新正品的 KTR 联轴器、扭矩限制器与附件。我们并不对经营的每一条产品线都持有工厂委任,任何拿不出文件的说法都值得按打折货的标准去审。我们做的是把上面的步骤对实际工况跑一遍,报价时把位移、转速和孔径数字写下来。

可以从品牌总览或 KTR 品牌页入手。多数询价集中在四个入口:ROTEX 爪式联轴器用于一般传动,ROTEX GS 伺服联轴器用于定位轴,RADEX-N 钢片联轴器用于较长的轴间距,REVOLEX 弹性销套联轴器用在需要失效安全元件的场合。若目标是过载保护而不是传递扭矩,RUFLEX 扭矩限制器是与之对应的另一半。完整产品目录覆盖其余族系;HARTING Han 系列选型指南 虽然讲的是连接器,但同样是「先定结构、再定规格」的思路,可以对照。把电机功率、转速、轴径、轴端间距和环境温度通过联系页面发过来,工程师会先算完再谈价格。

关联品牌:KTR Systems GmbH
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