膜片联轴器应力分析模型

时间:2017-04-27 15:02 作者:明通机械公司 点击:

  膜片联轴器是一种全金属干式挠性联轴器。它通过较薄的高强度合金钢片产生弹性变形来实现联轴器的挠性传动,使联轴器既可以吸收两侧传动轴的不对中和吸收冲击,还可以在其它含非金属元件的联轴器难于承受的高温、恶劣条件下工作,获得更长的使用寿命和较好的力学性能。它的结构也简单,装卸方便,造价低,无需润滑与维护。膜片联轴器的这些优点使其广泛应用于航空、舰船、石油化工、机械制造等领域。
  金属膜片挠性联轴器的结构主要由金属膜片组(膜片)、半联轴器、中间节、压紧元件、螺栓、防松螺母、垫圈等组成。其工作原理为:转矩从主动端半联轴器输入,经过沿圆周间隔布置的主传扭高强度螺栓将转矩传输至膜片组,再由膜片组通过高强度螺栓传至中间节,并同样由另一端的膜片组、高强度螺栓及从动端半联轴器输出。金属膜片是挠性联轴器的关键部件,它由一定数量的薄金属膜片叠合而成膜片组,通过它来传递转矩和运动。膜片厚度一般为0.2mm~0.6mm,膜片形状主要有圆环式、轮幅式、连杆式、多边式和束腰式。
  对膜片联轴器膜片应力和扭转刚度精确计算的研究,有助于深入而准确分析轴系扭转振动状况,为船舶动力装置的安全运行提供可靠保证。本文根据膜片联轴器的结构特点,针对所研制的传递较大功率的8孔圆环形膜片,进行了膜片应力和扭转刚度的分析,并用有限元法进行了实例计算。
  膜片是膜片式联轴器的关键元件,由于联轴器中其它零件的刚度比膜片大得多,故可将膜片的刚度视为联轴器的刚度。由于联轴器轴向间偏移、传递转矩、承受离心力,膜片工作时处于复杂的受力状态。
  l)膜面应力(转矩应力,设传递转矩为T(N0m),总片数为m,对于8孔螺栓,由简化条件知,T单片=Tlm,每个主螺栓上所受的力为F=Tl4mR;
  2)离心应力假定螺栓与膜片材料相同,可计算出各自的质量,根据所处的位置和螺旋角度,可算得离心力,且作用在总质心上。
  3)轴向位移引起的弯曲应力由于在轴线方向上的安装误差,使膜片沿轴线方向发生弯曲变形,通过轴向位移的大小可以求出轴向力的大小。
  4)径向、角向位移引起的弯曲应力由于在轴线角向上的安装实际误差,使膜片沿轴线方向发生周期性弯曲变形,而且它是决定膜片疲劳寿命的主要因素,通过角度倾斜可以求出回复力矩的大小。
  膜片传递转矩时,转矩是通过主动螺栓利用膜片元件带动从动螺栓,沿螺栓分布圆切线方向传递的。忽略膜片间微小的相对运动,认为各膜片均匀承担转矩。在弹性膜片联轴器传递转矩时膜片平面受力,带有阴影部分的圆表示主动端输入,空白圆表示从动端输出。

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