膜片聯(lián)軸器膜片應(yīng)力計(jì)算及疲勞壽命分析

發(fā)布時(shí)間：2020-01-02

膜片聯(lián)軸器(亦稱疊片、鋼片聯(lián)軸器)是一種有廣泛發(fā)展前途的、新型的、可取代齒式聯(lián)軸器的兩軸聯(lián)接裝置它由兩端軸、膜片組、中間軸和連接螺栓組成。其中，膜片組由數(shù)量的薄不銹鋼涂層膜片疊合而成，通過它來傳遞轉(zhuǎn)矩和運(yùn)動(dòng)。
　　聯(lián)軸器所連接的兩軸，由于制造和安裝誤差、承載變形、熱變形以及機(jī)座下沉等原因，軸線間會(huì)產(chǎn)生某種程度的軸向、角向、徑向偏概軸線的相對(duì)偏移會(huì)在軸、軸承和聯(lián)軸器上引起附加載荷，使機(jī)組工作條件惡化膜片聯(lián)軸器能通過膜片的撓性來吸收軸線間的三向偏移，工作條件膜片聯(lián)軸器能傳遞大的轉(zhuǎn)矩，而且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便、不需潤(rùn)滑等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于航空、艦船、石油化工、機(jī)械制造等。
　　膜片是膜片撓性聯(lián)軸器的關(guān)鍵元件，由于軸線間偏移、傳遞轉(zhuǎn)矩、承受離心力，膜片工作時(shí)處于復(fù)雜的受力狀態(tài)。膜片變形是薄板彎曲問題，一般情況下，膜片承受的預(yù)變形是小變形，采用小撓度理論來處理。
　　膜片上相鄰兩孔的螺栓分別與兩端軸和中間軸的凸沿相連接，即螺栓相間反向布置，導(dǎo)致它們之間通過膜片的撓性可以有相對(duì)位概當(dāng)確定一個(gè)孔所在的位置是固定時(shí)，相鄰的兩孔處，由于預(yù)變形而導(dǎo)致法向作用力，對(duì)隔過一個(gè)孔的第三孔，又可為固定約束。
　　膜片傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，轉(zhuǎn)矩是通過主動(dòng)螺栓利用膜片元件帶動(dòng)從動(dòng)螺栓，沿螺栓分布圓切線方向傳遞的。忽略膜片間微小的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，認(rèn)為各膜片均勻承擔(dān)轉(zhuǎn)短螺栓作用在膜片上的力在膜片平面內(nèi)，按平面應(yīng)力問題求解，取三分之一膜片的一半。
　　根據(jù)上述分析，利用薄板彎曲有限元法計(jì)算膜片軸向偏移、角向偏移時(shí)的應(yīng)力，按平面應(yīng)力法計(jì)算傳遞轉(zhuǎn)矩的應(yīng)力和旋轉(zhuǎn)離心應(yīng)九角向偏移引起的偏斜彎曲應(yīng)力為交變應(yīng)力，其余三種應(yīng)力可合成為平均應(yīng)力。
　　知道了各應(yīng)力，就容易對(duì)膜片作強(qiáng)度校核。并且，由單個(gè)膜片的載荷與變形關(guān)系，可估算出膜片聯(lián)軸器的附加載荷，即較大軸向力與恢復(fù)力矩。
　　膜片作為關(guān)鍵性元件，其疲勞壽命決定著膜片聯(lián)軸器的正常使用壽命。上面由有限元分析，可求得膜片所受的應(yīng)力狀。又由于膜片是個(gè)缺口件，其疲勞強(qiáng)度和壽命取決于應(yīng)力集中(或應(yīng)變集中)處的較大局部應(yīng)力和應(yīng)變，因此，適宜用局部應(yīng)力一應(yīng)變法計(jì)算其疲勞裂紋萌生壽命。
　　安裝膜片聯(lián)軸器需注意的8點(diǎn)，如下：
　?、賻て漠a(chǎn)品有棱邊，有致傷可能，建議安裝時(shí)佩戴厚手套等。
　?、谡?qǐng)?jiān)诼?lián)軸器周邊安裝保護(hù)罩等裝置以。
　　③安裝時(shí)軸心偏差超出容許值時(shí)，聯(lián)軸器可能會(huì)發(fā)生變形從而導(dǎo)致?lián)p壞或使用壽命縮短。
　?、苈?lián)軸器的容許軸心偏差包括徑向，角向，軸向偏差。安裝時(shí)，請(qǐng)進(jìn)行調(diào)整軸心偏差在對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品目錄的容許值范圍內(nèi)。
　?、莓?dāng)多種偏差同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，相應(yīng)的容許值要減半。
　?、逓榱搜娱L(zhǎng)聯(lián)軸器的使用壽命，建議將軸心偏差設(shè)定為容許值的1/3以內(nèi)。
　?、咴诓迦氚惭b軸后再擰緊螺絲，否則會(huì)導(dǎo)致聯(lián)軸器變形。擰緊螺絲時(shí)，請(qǐng)使用扭力扳手，切勿使用附件以外的螺絲安裝。
　　⑧如果在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)異常聲音，請(qǐng)立即停止運(yùn)行，并對(duì)安裝精度，螺絲松動(dòng)情況等分別進(jìn)行檢查。建議安裝調(diào)試完畢后在螺絲外表面涂粘接劑，增加保護(hù)性能。
　　選擇自己所需要的聯(lián)軸器：
　　1、膜片聯(lián)軸器至少由一個(gè)膜片和兩個(gè)軸套組成。膜片被用銷釘緊固在軸套上一般不會(huì)松動(dòng)或引起膜片和軸套之間的反沖。有一些生產(chǎn)商提供兩個(gè)膜片的，也有提供三個(gè)膜片的，中間有一個(gè)或兩個(gè)剛性元件，兩邊再連在軸套上。
　　2、膜片聯(lián)軸器這種特性有點(diǎn)像波紋管聯(lián)軸器，實(shí)際上聯(lián)軸器傳遞扭矩的方式都差不多。膜片本身很薄，所以當(dāng)相對(duì)位移荷載產(chǎn)生時(shí)它很容易彎曲，因此可以承受高達(dá)1.5度的偏差，同時(shí)在伺服系統(tǒng)中產(chǎn)生較低的軸承負(fù)荷。
　　3、膜片聯(lián)軸器常用于伺服系統(tǒng)中，膜片具有很好的扭矩剛性，但稍遜于波紋管聯(lián)軸器。
　　4、另一方面，膜片聯(lián)軸器非常精巧，如果在使用中誤用或沒有正確安裝則很容易損壞。所以偏差在聯(lián)軸器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)的承受范圍之內(nèi)是非常的。
　　5、根據(jù)軸徑調(diào)整型號(hào)：初步選定的軸承聯(lián)軸器聯(lián)接尺寸，即軸孔直徑d和軸孔長(zhǎng)度L，應(yīng)符合主、從動(dòng)端軸徑的要求，否則還要根據(jù)軸徑d調(diào)整聯(lián)軸器的規(guī)格。主、從動(dòng)端軸徑不相同是普通現(xiàn)象，當(dāng)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速相同，主、從動(dòng)端軸徑不相同時(shí)，應(yīng)按大軸徑選擇聯(lián)軸器型號(hào)。新設(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng)中，應(yīng)選擇符合GBT3852中規(guī)定的七種軸孔型式，推薦采用軸孔型式，以提高通用性和互換性，軸孔長(zhǎng)度按i軸承聯(lián)軸器產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。