薄片联轴器多工况仿真分析文献综述

 2022-07-26 04:07

薄片联轴器多工况仿真分析文献综述

摘要 近几十年来,随着工业的技术的不断发展和完善,对于联轴器的使用性能和寿命也有了更高的要求,于是工业上有了需求,技术上需要完善就有了很多的国内外学者来研究联轴器。像应用比较广泛的联轴器有万向联轴器、齿轮联轴器、薄(膜)片联轴器等等许多种类型,而膜片联轴器的性能是各种联轴器中使用性能最好的一种。

关键词 膜片联轴器;仿真;有限元分析

1.国内外同类研究概况

现阶段国内外已经研究出许多种类型的膜片联轴器。如CENTA膜片联轴器。这是一种弹性联轴器,具有高的轴向和角度方向柔性和低的具有线性特性的反作用力,他的两膜片非刚性固定外径可调,所以就具有了连接两轴不对中时膜 片内部的内应力低等特点。这些特点都使得这种联轴器可以广泛应用于较多领域如船舶的推进系统,特别是用在高速船舶的齿轮箱和水力喷射器之间。同时 泵传动、冷却塔传动、印刷机传动、造纸机等通用机械传动方面。总是这种膜片联轴器结构比较简单,易于加工。CENTA膜片联轴器具有精确地尺寸,低重量和惯性,而且平衡性高耐温抗腐蚀,不必维护保养,耐磨损安装容易,所有零件都可以径向安装,拆卸时无连接轴干扰[1]。国产膜片联轴器的发展和技术对于工业来说是十分重要的。

膜片联轴器在众多联轴器中有许多技术优势,而且它是一种干式联轴器,无需润滑符合流程设备无油化方向发展,而齿式联轴器则必须要润滑,而且润滑条件是决定齿式联轴器工作好坏的条件,特别是在高速运转时显得尤为突出。随着膜片联轴器的发展,齿式联轴器逐步退出市场。膜片联轴器采用金属膜片作为弹性元件,全金属结构,传扭能力大,使用寿命长,补偿不对中能力大安装找正方便,轴向和角向刚度低,对设备影响较小[2]

在设计膜片联轴器时,往往要对膜片联轴器的膜片进行有限元分析。利用ANSYS软件作为有限元分析工具,考虑到ANSYS软件中建模的效率不是很高,因此通常用一些三维软件来建模,然后导入到ANSYS中。利用有限元分析可以比较准确的计算出膜片的受力情况为膜片设计和选型提供参考依据[3]。一般来说,在膜片联轴器中膜片螺栓孔处存在应力集中在扭矩和离心力的作用下螺栓孔产生最大应力由轴向和角向位移引起的应力最大位置都出现在垫片与膜片接触的边缘部位。对膜片进行屈曲分析能确定膜片是否失稳,膜片所受的载荷中,拉力和角位移是变化的是引起膜片疲劳破坏的主要原因[4]

通过对膜片联轴器整体结构力学分析,得到该联轴器的应力分布、变形结果和固有频率并采用窄带白噪声激振法对物理样机进行测试。结果表明仿真计算结果与测试结果相吻合,从而说明了仿真结果的可靠性和联轴器结构设计的合理性[5]

膜片联轴器的寿命也是膜片联轴器的一个重要的参数。在对膜片联轴器的寿命计算中,此联轴器的寿命比较长,基本上满足实际生产的需要。在对各种不同的应力分析时发现,轴向偏差引起的应力是最大的,所以要提高产品的寿命在设计制造和安装的时候必须要考虑到尽量减小轴向的安装偏差[6]。膜片的疲劳寿命并不取决于其名义应力,而是由应力集中或应变集中处的最大局部真应力和真应变所决定。因此,适宜用局部应力-应变法计算其疲劳裂纹萌生寿命。通过对局部应力-应变法的改进,建立了膜片联轴器膜片疲劳寿命计算模型[7]

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