大功率膜片聯軸器扭轉剛度計算研究

     膜片聯軸器是一種全金屬干式撓性聯軸器。它通過較薄的強度好合金鋼片產生彈性變形來實現聯軸器的撓性傳動,使聯軸器既可以吸收兩側傳動軸的不對中和吸收沖擊,還可以在其它含非金屬元件的聯軸器難于承受的高溫、惡劣條件下工作,獲得更長的使用壽命和較好的力學性能。它的結構也簡單,裝卸方便,造價低,無需潤滑與維護。膜片聯軸器的這些優點使其廣泛應用于航空、艦船、石油化工、機械制造等行業。金屬膜片撓性聯軸器的結構主要由金屬膜片組(膜片)、半聯軸器、中間節、壓緊元件、螺栓、防松螺母、墊圈等組成,是其較常見的結構。其工作原理為:轉矩從主動端半聯軸器輸入,經過沿圓周間隔布置的主傳扭強度好螺栓將轉矩傳輸至膜片組,再由膜片組通過強度好螺栓傳至中間節,并同樣由另一端的膜片組、強度好螺栓及從動端半聯軸器輸出。金屬膜片是撓性聯軸器的關鍵部件,它由薄金屬膜片疊合而成膜片組,通過它來傳遞轉矩和運動。膜片厚度一般為0.2mm～0.6mm,膜片形狀主要有圓環式、輪幅式、連桿式、多邊式和束腰式。對膜片聯軸器膜片應力和扭轉剛度準確計算的研究,有助于深入而準確分析軸系扭轉振動狀況。本文根據膜片聯軸器的結構特點,針對所研制的傳遞較大功率的8孔圓環形膜片,進行了膜片應力和扭轉剛度的分析,并用有限元法進行了實例計算。膜片聯軸器應力分析模型膜片是膜片聯軸器的關鍵元件,由于聯軸器中其它零件的剛度比膜片大得多,故可將膜片的剛度視為聯軸器的剛度。由于聯軸器軸向間偏移、傳遞轉矩、承受離心力,膜片工作時處于復雜的受力狀態。 作為軸系扭振分析中較重要的參數之一,聯軸器扭轉剛度是聯軸器良好特性須考慮的基本指標;應用有限元法對傳遞較大轉矩的膜片聯軸器的膜片應力做出了詳細分析,指出了膜片應力分布狀況;并對其扭轉剛度作了計算分析,計算結果與同類型產品非常接近。

(1)用有限元法計算的扭轉剛度數值與提供的數據非常接近,說明本文所采用的模型與計算方法是正確的。(2)用有限元方法計算時考慮了各個節點相對偏轉角度的變化情況,有利于準確地計算扭轉剛度,跟實測值非常接近,對我們以后研究大功率的膜片聯軸器提供了重要依據。