高速旋轉聯軸器應力分析

   軟件在實施自動劃分的過程中，主要考慮點載荷、壓強、離心力和重力，未考慮扭矩對整個裝置的影響，無法估計模型所遭受的扭矩載荷。本文基于軟件中接待的有限元分析模塊，針對性計算出聯軸器實際扭矩大小；同時就本次設計模型而言，可直接更加扭矩作用。若只考慮模型扭矩對裝置產生的影響，可以在聯軸器端部的接觸位置更加一個扭矩作用力，為確認扭矩處于平衡狀態，避免端部固支部位出現過大的應力，主要是由于實際運作過程中，此處的零件沒有特定的固定約束裝置，也就不會出現多大的應力，同時也就不會導致聯軸器累出出現一個相反的扭矩作用。在這一過程中，所實際的扭矩應力，數值大小應控制為1273N/m。而這一數據來源于透平輸出軸額定轉速。計算過程中主要用到T=9550P/n，在這一公式中，T表示扭矩，單位為N/m；P代表功率，單位為kW。應力數值較大部位在內孔開槽，而這一部位不是依靠離心力得出的，所以不用考慮較大應力疊加作用產生的影響。同時由于較大外徑與內孔端部應力水平不高，量級數值為1MPa，所以扭矩作用下產生的應力微乎其微。

 聯軸器應力作用，研究聯軸器實際應力分布情況后可了解到，其較大值應為303MPa，位置則在較大外徑螺栓的開口之處。一般情況下，內孔端存在的應力會高于其他內孔部位，而此處較大應力數值應為216MPa，相較外徑較大應力而言低。基于上述內容可知，聯軸器較為薄弱的部位是較大外徑上螺栓開孔的部位。螺栓位于聯軸器較大外徑，難免會對其產生確定的壓力，同時這一部位又存在較大應力作用，所以螺栓預緊力必然會產生確定影響。同樣使用CATIA軟件中含有的有限元分析模塊，進而計算、分析得出螺栓預緊力所產生的影響力。

為進一步提升計算的速度、簡化計算為，僅僅對1/4個聯軸器進行計算且實現了一個螺栓聯接，同時聯軸器兩斷口使用固支約束方式。本次研究的聯軸器中，聯接螺母與螺栓時，采用軟件螺紋預緊的聯接屬性，可以直接將其看作是螺栓的加載方向以及預緊力。在計算實施過程中，螺栓預緊力大小為5000N。由于較大應力處于聯軸器接觸表面積螺栓之間的螺栓孔交界位置，同時較大應力數值為167MPa。同時聯軸器較大外徑出存在的螺栓預緊力直接促使應力大幅度更加，達到離心力較大應力素質的1/2。當螺栓預緊力與離心力產生的應力作用累加到一起后，較大應力值可達470MPa。在滿足上述應力需求的基礎上，對聯軸器材料有進一步的要求，一般使用高 強度合金材料，而普通鋼材已經無法滿足較大應力需求。基于高速旋轉聯軸器設計圖紙，在軟件的幫助下構建聯軸器三維模型，同時借助軟件將聯軸器的旋轉離心力作用下的應力數值計算出來，而此處較大的應力值達到303MPa，其位置在聯軸器較大外徑出的螺栓開口處。由于聯軸器自身構造決定，其具備螺栓預緊力與扭矩應力，而這一應力在計算過程中需要使用軟件中攜帶的有限元分析平臺。同時扭矩作用下的較大應力值處于1MPa數量級，此時較大應力往往不在聯軸器較外側。而螺栓預緊力產生的較大應力值為167MPa，同樣位于較大外徑螺栓開孔位置。而兩種作用應力處于同一位置后，疊加起來產生的較大應力達到470MPa。唯有使用高 強度合金材料，才能確認聯軸器的正常使用，確認材料使用不失效。