聯(lián)軸器膜片的應力分析和延長使用壽命

發(fā)布時間：2022-12-25

【一】、聯(lián)軸器膜片的應力分析

聯(lián)軸器膜片的轉(zhuǎn)子一軸承系統(tǒng)的不平衡響應。起先利用高斯消去法，求解系統(tǒng)在不平衡量的作用下所引起的強迫振動：分析了各結(jié)點的不平衡響應。然后以對稱布置的聯(lián)軸器膜片禍合的多跨轉(zhuǎn)子一軸承系統(tǒng)為對象，通過數(shù)值模擬分別分析了聯(lián)軸器膜片的剛度和轉(zhuǎn)子的不對中對系統(tǒng)不平衡響應的影響；詳細分析了不對中狀態(tài)下，系統(tǒng)支承處的不平衡響應隨轉(zhuǎn)速的變化，主要結(jié)論如下：

1、當系統(tǒng)通過臨界轉(zhuǎn)速區(qū)域時，轉(zhuǎn)子的不對中量對系統(tǒng)的不平衡響應有顯著影響，然而在工作轉(zhuǎn)速處，這種影響變小。

2、對于對稱的轉(zhuǎn)子一軸承系統(tǒng)，當聯(lián)軸器膜片徑向剛度等于某些值時，其轉(zhuǎn)角剛度對系統(tǒng)的不平衡響應影響很大。聯(lián)軸器膜片的徑向剛度時，轉(zhuǎn)角剛度決定了其隔振效果。當k，小時有顯著的隔振功能。隨著k，的增大，其隔振效果在逐漸下降。通過分析表明聯(lián)軸器膜片的轉(zhuǎn)角剛度是影響其隔振效果的一個重要因素。

對于膜片型聯(lián)軸器的應力分析：

1、軸向位移引起的彎曲應力由于在軸線方向上的安裝誤差，使膜片沿軸線方向發(fā)生彎曲變形，通過軸向位移的大小可以求出軸向力的大小。

2、離心應力假定螺栓與膜片材料相同，可計算出各自的質(zhì)量，根據(jù)所處的位置和螺旋角度，可算得離心力，且作用在總質(zhì)心上。

3、徑向、角向位移引起的彎曲應力由于在軸線角向上的安裝實際誤差，使膜片沿軸線方向發(fā)生周期性彎曲變形，而且它是決定聯(lián)軸器膜片疲勞壽命的主要因素，通過角度傾斜可以求出回復力矩的大小。

4、膜片傳遞轉(zhuǎn)矩時，轉(zhuǎn)矩是通過主動螺栓利用膜片元件帶動從動螺栓，沿螺栓分布圓切線方向傳遞的。忽略膜片間微小的相對運動，認為各膜片均勻承擔轉(zhuǎn)矩。在聯(lián)軸器膜片傳遞轉(zhuǎn)矩時膜片平面受力，帶有陰影部分的圓表示主動端輸入，空白圓表示從動端輸出。

5、膜面應力(轉(zhuǎn)矩應力，設(shè)傳遞轉(zhuǎn)矩為T(N0m)，總片數(shù)為m，對于8孔螺栓，由簡化條件知，T單片=Tlm，每個主螺栓上所受的力為F=Tl4mR。

【二】、聯(lián)軸器膜片延長使用壽命

我們正確選用機電設(shè)備的聯(lián)軸器，對提升煤礦機電設(shè)備的穩(wěn)定性，設(shè)備可用率，降低設(shè)備強迫停運幾率，減少維修費用，延長設(shè)備使用壽命有著重要意義。聯(lián)軸器其工作原理是原動機旋轉(zhuǎn)帶動甩臂旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下向外甩出，隨著電動機轉(zhuǎn)速提升，安裝在甩臂上的3塊離心式摩擦塊對摩擦輪的正壓力也在增大，摩擦力矩逐漸增大并帶動負載運轉(zhuǎn)。

在嚴重超載或堵轉(zhuǎn)工況下，負荷端力矩大于摩擦力矩，離心式摩擦塊受到的向心力減小導致滑塊受力減小，聯(lián)軸器起到過負荷保護作用。在設(shè)備負載驟增或驟減時，摩擦塊與摩擦輪產(chǎn)生時斷時續(xù)的相對運動，由此形成交變沖擊載荷，反復沖擊聯(lián)軸器輸出端軸套與減速器的輸入軸配合結(jié)合面，如同重磅錘頭無數(shù)次地敲擊結(jié)合面，從而損壞結(jié)合面、鍵銷。

聯(lián)軸器膜片兼有剛性聯(lián)軸器(如齒輪聯(lián)軸器)和彈性聯(lián)軸器(如彈性套柱銷聯(lián)軸器)的優(yōu)點，與齒式聯(lián)軸器比較：

①膜片式是借助于元件自身的撓曲來適應軸線的不對中，因而避免了齒式聯(lián)軸器的齒面的相對滑移或滾動摩擦接觸，故無需潤滑，省去了復雜滑油系統(tǒng)；

②使用壽命不錯；

③不對中適應能力大，通?？蛇_齒式的十倍；

④軸向推力小，只有齒式的幾分之一。

與彈性套柱銷聯(lián)軸器比較：

①聯(lián)軸器膜片在角偏轉(zhuǎn)安裝條件下運轉(zhuǎn)，適應能力不錯，彈性柱銷聯(lián)軸器在偏轉(zhuǎn)2°情況下運轉(zhuǎn)2小時后，彈性圈全部損壞，而聯(lián)軸器膜片運動正常，無損壞現(xiàn)象；

②聯(lián)軸器膜片具有良好的減振作用，在轉(zhuǎn)速達10000轉(zhuǎn)/分以上振動特別小，這種良好性能特別適用于活塞式動力機的傳動系統(tǒng)以及礦山機械、履帶式車輛的傳動。

③聯(lián)軸器膜片在角偏轉(zhuǎn)安裝條件下運轉(zhuǎn)，傳動速率不錯于彈性柱銷聯(lián)軸器，有節(jié)能作用；

由于聯(lián)軸器膜片達到風力機對彈性聯(lián)軸器的要求，并且比其他彈性聯(lián)軸器具有愈多優(yōu)良的性能，因此兆瓦級風電機組增速齒輪箱軸和發(fā)電機轉(zhuǎn)子軸的連接采用聯(lián)軸器膜片。

聯(lián)軸器膜片主要由左右半聯(lián)軸器、膜片組、中間體、螺栓、防松螺母、墊塊等零部件組成。其工作原理為：轉(zhuǎn)矩從左半聯(lián)軸器輸入，經(jīng)主動螺栓傳輸至膜片組，膜片組再通過從動螺栓將轉(zhuǎn)矩傳至中間體，同樣轉(zhuǎn)矩通過另一端的膜片組、螺栓及右半聯(lián)軸器輸出。

膜片常用的結(jié)構(gòu)有輪輻式、圓環(huán)式、連桿式、多邊式、束腰式。輪幅式和連桿式是早期的形式，圓環(huán)式比較簡單，但柔性差，目前常用的還是多邊式和束腰式。特別是束腰式接近等強度，柔性好，螺栓孔周圍應力低，離心力小，去掉多余質(zhì)量，轉(zhuǎn)速還可提升。據(jù)企業(yè)現(xiàn)場查看目前大多選用束腰式膜片。膜片厚度為0.2-0.6mm，膜片組由一些數(shù)量的膜片重疊而成。