膜片联轴器的强度与刚度分析

膜片联轴器它主要由两个半联轴器、螺栓和几组膜片叠集声成,由于膜片很薄,该联轴器具有良好的朴偿轴向、径向和角向位移的能力,而且承载,质量一与尺寸小,传动,适合于在中高速大功率机组上使用,因此,膜片联轴器在了广泛的应用,为在国内推广使用这种新型联轴器,本文将就膜片联轴器的强度与刚度设计理论进行深入的讨论。

1.膜片联轴器的强度分析

膜片是联轴器的薄弱环节,取一片膜片分析其受力状况。传递转矩时,部分膜片受拉,部分膜片受压,膜片组1受拉伸长,膜片组2受压松驰。联轴器高速旋转时,山膜片、螺栓及垫圈的质量产生的离心力使所有的膜片均匀受拉。补偿轴l句及角向位移时,膜片产生弯曲变形,膜片内存在弯曲应力。

膜片联轴器的刚度分析

若已知联轴器的轴向位移△K。和角向位移△K、,则可求出膜坎的轴向和角向回复力,从而可得轴向变形刚度和角变形时的弯曲刚度,本文主要分析联轴器的扭转刚度。f专递转矩时,膜片受力产生弹性变形,使膜片联轴器产生很小的弹性回差。膜片的受力情况T为公称转矩,r为弹性回差,L为膜片上两螺栓孔距,若忽略半联轴器和螺栓的变形,将问题简化为的力学模型。

膜片联轴器分析模型为多体接触模型，包括螺母与膜片、膜片与膜片、膜片与联接环、联接环与法兰、法兰与螺母，以及螺母与中间轴、中间轴与膜片、膜片与螺母、铰制孔螺栓与膜片间的接触。对膜片联轴器进行三维接触有限元分析时，有限元模型较大，并且接触对较多，而接触问题本身就是表面非线性问题，计算时间较长，其间还存在迭代收敛问题，因此对网格质量和计算方法都有很高的要求。基于映射网格法，采用8节点六面体Solid45单元对膜片联轴器进行离散化处理，并接触面之间的网格相互对应，以良好的单元质量，提高计算精度。各接触物体间的接触面建立Targe170和Conta174接触单元，各螺栓的预紧力采用Prets179预紧单元模拟，扭矩转化为切向力形式施加到法兰右端，离心力按转速形式施加，中间轴端面施加全约束。整个膜片联轴器的有限元模型，共计节点数127 511，单元数115 049。其中Prets179单元数709，Targe170单元数26 149，Conta174单元数29 343。