膜片联轴器多体接触有限元数值模拟

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。徐启清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。上述文献往往只是对单张膜片建立简化模型，对于膜片联轴器整体接触有限元分析的相关鲜有报道。

笔者考虑膜片联轴器的螺栓预紧力、离心力、扭矩等载荷，建立膜片联轴器整体有限元模型，并对其进行接触有限元分析，轴向偏离、径向不对中、角向不对中等安装误差对膜片联轴器力学性能的影响规律。

膜片联轴器与齿式联轴器相比，没有相对滑动，不需要润滑、密封，无噪声，基本不用维修，制造较方便，可部分代替齿式联轴器。膜片联轴器在上工业发达应用已很普遍,在实际应用中一般采用接中间轴型，以提高两轴线偏移补偿性能。

联轴器主要有金属膜片式联轴器，蛇形弹簧联轴器、双曲面齿式联轴器、弹性联轴器等新型挠性材料联轴器。例如：金属膜片式联轴器利用金属膜片材料的高的特性；使整体联轴器具备质量轻，工作，不需要润滑，维护方便等优势。

膜片联轴器是由几组膜片（不锈钢薄扳）用螺栓交错地与两半联轴器联接，每组膜片由数片叠集而成，膜片分为连杆式和不同形状的整片式。

膜片联轴器靠膜片的弹性变形来补偿所联两轴的相对位移，是一种的金属弹性元件挠性联轴器，不用润滑，结构较紧凑，，使用寿命长，无旋转间隙，不受温度和油污影响，具有耐酸、耐碱、的特点，适用于高温、高速、有腐蚀介质工况环境的轴系传动，广泛用于各种机械装置的轴系传动，如水泵（尤其是大功率、化工泵）、风机、压缩机、液压机械、石油机械、印刷机械、纺织机械、化工机械、矿山机械、冶金机械、航空（直升飞机）、舰艇高速动力传动系统，经动平衡后应用于高速传动轴系已比较普遍。

膜片联轴器安装使用说明

1、安装前应先检查原动机和工作机两轴是否同心，两轴表面是否有包装纸和碰伤，联轴器两个半联轴节内孔是否有杂物，内孔棱边是否有碰伤、如有应将轴、半联轴节清理干净，碰伤用细锉处理好。然后检查两个半联轴节的内孔直径和长度是否同原动机、工作机的直径和轴伸长度尺寸相符。一般选型时，让原动机和工作机端半联轴节长度小于其轴伸长度10—30mm为好。

2、为了便于安装，好是将两个半联轴节放在120--150的保温箱或油槽中进行预热，使内孔尺寸涨大很容易装上。安装后轴头不能凸出半联轴节端面，以齐平为好。检测两半联轴节之间的距离：沿半联轴节的法兰盘两内侧测出3--4点的读数取平均值，及加长段与两个膜片组实测尺寸之和，两者误差控制在0—0.4mm范围之内。

3、找正：用百分表检测两半联轴节法兰盘端面和外圆跳动，当法兰盘外圆小于250mm时跳动值应不大于0.05mm；当法兰盘外圆大于250mm时，跳动值应不大于0.08.

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。