膜片联轴器应力、变形及其分析方法

一般情况下,膜片承受的预变形是小变形,采用小挠度薄板弯曲理论来处理。另外,由于多层膜片之间的相互接触作用导致其轴向刚度存在非线性特性,应用有限元方法进行分析时需要考虑接触状态非线性,这将使得计算不容易收敛。实际上我们在对膜片联轴器进行应力分析时,可不计各膜片间微小的相对运动产生的表面剪切,假设膜片组在变形时每片中的应力分布是相同的,膜片组承载的离心力和转矩平均分配到每层膜片上。在该假设成立的前提下,利用单片膜片来对整个膜片组进行应力分析,将地简化计算。

膜片联轴器的变形如前所述膜片联轴器一般的工作状态是其连接的两轴轴线同时存在角向、轴向和横向偏移的情况。其中,横向不对中通常采用带中间轴的双膜片联轴器转化为角向不对中来实现补偿。因此,对单个膜片联轴器而言,其变形仅是由轴向和角向不对中引起。轴向不对中的变形相对比较简单,由于主动孔固定在主动轴法兰盘上,那么固连于从动轴法兰盘上的从动孔沿轴向平行移动的距离即为轴向变形量。下面将分析角向不对中工况下膜片联轴器的变形。

当传动轴系角向不对中,即联轴器连接的两轴轴线成角度α时,主动轴A和从动轴B的端截面的相对位置旋转状态在旋转过程中,膜片联轴器相连的两轴角不对中状态仍然保持,同时A、B两轴绕各自线旋转,因而分别固连于其上的主动孔和从动孔也在各自的端截面平面内作圆周运动。

为了提高联轴器的减振能力，增大其阻尼系数，主要采取增大干扰力矩频率与固有振动频率比值的办法，当增大时，联轴器的动力放大系数变小，从而达到减振效果。在两端增加的连接盘中，又增加了减振装置———缓冲环（材质为丁腈橡胶），利用缓冲环对振动系统的阻尼，降低联轴器的固有频率，同时缓冲环还起到了隔离振动的作用，即：来自电动机或压缩机轴系的振动，通过缓冲环时，大部分振动能量被削减，转化为缓冲环的变形势能，从而克服谐振，使振动降低到低。连接盘止口与两个半轴节配合定位，了连接盘与半轴节的同轴度。

膜片结构设计成花形，增强了膜片的扭转刚度，而且增大了膜片的弹性变形，从而使联轴器减振作用大。

新型膜片联轴器的制造精度

联轴器是连接电动机与压缩机的中间部件，它与电动机及转子轴径的配合精度也会对机组的振动产生影响。因此，对压缩机联轴节、电动机联轴节的加工，提出了高的要求，联轴节的内孔、外圆、端面采用磨削加工，在面粗糙度的同时，也满足了同轴度及垂直度的要求，这样不仅提高了电动机联轴节与电动机轴径、压缩机联轴节与转子轴径的配合精度，而且为以后的安装找正带来了方便。联轴器是高速旋转的部件，在工作过程中，其偏心量产生的离心力，能产生很大的不平衡力矩，从而引起振动增强，噪声增大。为了联轴器的不平衡力矩，控制振动起源，使系统传动平稳，将联轴器的动平衡等级提高到级，并且在动平衡结束后，将各联轴节的相对位置，以及各螺栓对应的螺母、孔都做了标记，为以后的安装调试提供了基准。

膜片联轴器可通过膜片弹性变形来补偿相对位移，允许所联两轴存在的轴向、角向和径向安装误差，且对传动系统有缓冲和减振作用，是一种的挠性联轴器。膜片联轴器结构复杂，膜片损坏导致的联轴器失效将直接影响传动系统的正常工作，甚至造成事故。因此，有对膜片联轴器进行多体接触有限元分析。

对于膜片联轴器的强度分析，学者已开展了大量工作。采用材料力学法对膜片联轴器进行了应力分析基于薄板弯曲理论和有限元法建立六孔圆环形和束腰形膜片的计算模型，并进行应力分析;建立了简化的四分之一膜片有限元模型，计算了扭矩、离心力、轴向误差、角向误差引起的应力等采用有限元法计算膜片联轴器静动态应力，膜片危险点处的应力［计算了膜片联轴器的应力，得出膜片联轴器性能与其应力特性有密切关系建立了单张膜片的有限元模型，计算得出膜片的等效应力云图，并指出了膜片的应力危险区域。