膜片聯(lián)軸器振動(dòng)分析及膜片疲勞分析

發(fā)布時(shí)間：2019-07-06

聯(lián)軸器是將驅(qū)動(dòng)部分和從動(dòng)機(jī)構(gòu)聯(lián)結(jié)起來一同旋轉(zhuǎn)并傳遞能量和運(yùn)動(dòng)的機(jī)械部件。聯(lián)軸器可以分為剛性聯(lián)軸器和彈性聯(lián)軸器，剛性聯(lián)軸器通常用于低速重載的概況下，其主要作用是傳遞較大的功率；而彈性聯(lián)軸器主要用于高速轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，它利用彈性元件或特定結(jié)構(gòu)來調(diào)整和補(bǔ)償由于制造、安裝以及溫度變化而造成的不對(duì)中，同時(shí)一般彈性聯(lián)軸器都具有隔振的功能。在，對(duì)彈性聯(lián)軸器的研究也有相當(dāng)長的時(shí)間。
對(duì)膜片聯(lián)軸器膜片的研究主要集中在聯(lián)軸器膜片強(qiáng)度方面的研究，還沒有發(fā)現(xiàn)關(guān)于膜片聯(lián)軸器整體建模分析的文獻(xiàn)。目前無論在國內(nèi)還是，在進(jìn)行膜片疲勞分析時(shí)，基本上都是施加靜態(tài)載荷計(jì)算膜片壽命，這與實(shí)際工況有很大的差別。同時(shí)，在振動(dòng)方面國內(nèi)還沒有發(fā)現(xiàn)關(guān)于對(duì)膜片聯(lián)軸器整體系統(tǒng)進(jìn)行有限元建模進(jìn)行模態(tài)分析。
聯(lián)軸器是機(jī)械傳動(dòng)中的一種常用軸系部件，它的基本功用就是聯(lián)接兩軸或軸和回轉(zhuǎn)件，并傳遞運(yùn)動(dòng)和扭矩。此外，聯(lián)軸器還可具有補(bǔ)償兩軸相對(duì)位移、緩沖和減振以及防護(hù)等功能。
聯(lián)軸器類型較多，使用范圍越來越廣，并不斷地被改進(jìn)和新。按照聯(lián)軸器的性能可分為剛性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器。剛性聯(lián)軸器不具有補(bǔ)償性能，但結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、不需維護(hù)、成本低等優(yōu)點(diǎn)；撓性聯(lián)軸器中又分為無彈性元件撓性聯(lián)軸器和帶彈性元件撓性聯(lián)軸器，前一類只具有補(bǔ)償兩軸相對(duì)位移的能力，后一類除有補(bǔ)償性能外還具有緩沖和減振作用，但在傳遞轉(zhuǎn)矩的能力上，因受彈性元件強(qiáng)度限制，一般不及無彈性元件聯(lián)軸器。帶彈性元件聯(lián)軸器中按彈性元件的材質(zhì)不同，又可再分為金屬彈性元件和非金屬彈性元件，金屬彈性元件的主要特點(diǎn)是、傳遞轉(zhuǎn)矩能力大、使用壽命長、不易變質(zhì)且性能穩(wěn)定。非金屬彈性元件的優(yōu)點(diǎn)是制造方便，易獲得各種結(jié)構(gòu)形狀，且具有較高的阻尼性能。
膜片聯(lián)軸器是一種金屬干式撓性聯(lián)軸器。它通過較薄的合金鋼片產(chǎn)生彈性變形來實(shí)現(xiàn)聯(lián)軸器的撓性傳動(dòng)，使聯(lián)軸器既可以吸收兩側(cè)傳動(dòng)軸的不對(duì)中和吸收沖擊，還可以在其它含非金屬元件的聯(lián)軸器難于承受的高溫、惡劣條件下工作，獲得長的使用壽命和教好的力學(xué)性能。它的結(jié)構(gòu)簡單，裝卸方便，無潤滑與維護(hù)。
膜片聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)主要由金屬膜片組(膜片)、半聯(lián)軸器、中間節(jié)(滾筒)、壓緊元件、螺栓、防松螺母、墊圈等組成，結(jié)構(gòu)如圖。其工作原理為：轉(zhuǎn)矩從主動(dòng)端半聯(lián)軸器輸入，經(jīng)過沿圓周間隔布置的主傳扭螺栓將轉(zhuǎn)矩傳輸至膜片組，再由膜片組通過螺栓傳至中間節(jié)，并同樣由另一端的膜片組、螺栓及從動(dòng)半聯(lián)軸器輸出。金屬膜片是撓性聯(lián)軸器的關(guān)鍵部件，它由數(shù)量的薄金屬膜片疊合而成膜片組，通過它來傳遞轉(zhuǎn)矩和運(yùn)動(dòng)。
功能撓性聯(lián)軸器也稱彈性膜片聯(lián)軸器，市場上廣泛運(yùn)用的金屬彈性膜片聯(lián)軸器以其便利有用，物美于世。這種膜片的設(shè)計(jì)精巧詳盡，因?yàn)樗旧硭哂械奶匦?，已?jīng)在市場上打開了門路。膜片聯(lián)軸器能夠承載很大的負(fù)荷，在機(jī)器作業(yè)過程中，也不易發(fā)生曲折變形。它連接著個(gè)鋼管之間的間隔，起到了很好的紐帶作用。
因?yàn)槟て?lián)軸器的膜片之間沒有空隙，所以它在作業(yè)的時(shí)分也就沒有噪音，即使是高速作業(yè)，也不會(huì)影響它的運(yùn)用?，F(xiàn)在的膜片聯(lián)軸器在作業(yè)期間不需要任何的修理，且能夠運(yùn)用聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)速規(guī)模是根據(jù)聯(lián)軸器不同資料答應(yīng)的線速度的較大外緣尺度，通過核算而確定。不同資料和種類、規(guī)格的聯(lián)軸器許用轉(zhuǎn)速規(guī)模不相同，改變聯(lián)軸器的資料可提高聯(lián)軸器許用轉(zhuǎn)速規(guī)模，資料為鋼的許用轉(zhuǎn)速大于資料為鑄鐵的許用轉(zhuǎn)速。
膜片聯(lián)軸器所聯(lián)兩軸因?yàn)橹谱髡`差、裝配誤差、安裝誤差、軸受載而發(fā)生和變形、基座變形、軸承磨損、溫度改變、部件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)等多種因素而發(fā)生相對(duì)位移。一般情況下，兩軸相對(duì)位移是難以防止的，但不同工況條件下的軸系傳動(dòng)所發(fā)生態(tài)平衡位移方向，即軸向、徑向角向以及位移量的巨細(xì)有所不同。只要撓性聯(lián)軸器才具有補(bǔ)償兩軸相對(duì)位移的功能，因而在實(shí)踐使用中大量選擇撓性聯(lián)軸器。
剛性聯(lián)軸器不具備補(bǔ)償性使用規(guī)模受到限制，因而用量很少。角向位移較大的軸系傳動(dòng)宜選用萬向聯(lián)軸器；有軸向竄動(dòng)，并需操控軸向位移的軸系傳動(dòng)，應(yīng)選用膜片聯(lián)軸器；只要對(duì)中精度很高的情況下才選用剛性聯(lián)軸器。小轉(zhuǎn)矩和以傳遞運(yùn)動(dòng)為主的軸系傳動(dòng)，要求聯(lián)軸器具有較高的傳動(dòng)精度，宜選用金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器。大轉(zhuǎn)矩和傳遞動(dòng)力的軸系傳動(dòng)，對(duì)傳動(dòng)精度亦有要求，高轉(zhuǎn)速時(shí)，應(yīng)防止選用非金屬彈性元件彈性聯(lián)軸器和可動(dòng)元件之間有空隙的撓性聯(lián)軸器，宜選用傳動(dòng)的膜片聯(lián)軸器。