膜片聯(lián)軸器膜片有限元分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計研究

發(fā)布時間：2019-12-24

聯(lián)軸器是機(jī)械傳動中常用的部件，它主要用來聯(lián)接軸與軸，軸與其他回轉(zhuǎn)零件，以傳遞運(yùn)動和動力?，F(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，導(dǎo)致各種新型聯(lián)軸器的不斷涌現(xiàn)，其中應(yīng)用于高速重載機(jī)械的膜片聯(lián)軸器，因其能傳遞大功率、壽命長、結(jié)構(gòu)簡單、不需潤滑、安裝維護(hù)簡便并能補(bǔ)償軸向、徑向和角向位移等特點(diǎn)，在逐漸為人們賞識。據(jù)有關(guān)資料稱，這種聯(lián)軸器有取代齒式聯(lián)軸器的趨勢。
　　1剛性聯(lián)軸器和彈性聯(lián)軸器
　　在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，常采用剛性聯(lián)軸器，彈性聯(lián)軸器(或萬向聯(lián)軸器)二種方式。剛性聯(lián)軸器常用在對中性好的二軸的聯(lián)接，而彈性聯(lián)軸器則可以為二軸對中性較差時提供二軸的聯(lián)接，的是彈性聯(lián)軸器可以提供一個彈性環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)可以吸收軸系和外部負(fù)載的波動而產(chǎn)生的額外能量。
　　在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中通常在低速軸端(主軸與齒軸箱低速軸聯(lián)接處)選用剛性聯(lián)軸器。一般多選用漲套式聯(lián)軸器、柱銷式聯(lián)軸器等。在高速軸端(發(fā)電機(jī)與齒輪箱高速軸聯(lián)接處)選用彈性聯(lián)軸器(或萬向聯(lián)軸器)。一般選用輪胎聯(lián)軸器，或十字節(jié)聯(lián)軸器。
　　剛性(漲套式)聯(lián)接是一種新型傳動聯(lián)結(jié)方式。八十年代上工業(yè)、如德國、日本、美國等在重型載荷下的機(jī)械聯(lián)接已廣泛采用了這一。它與一般過盈聯(lián)接、無鍵聯(lián)接相比，脹套聯(lián)接具有許多的優(yōu)點(diǎn)：
　?、僦圃旌桶惭b簡單，安裝脹套的軸和孔的加工不像過盈配合那樣要求的制造公差。安裝脹套也無須加熱、冷卻或加壓設(shè)備，只須將螺栓按規(guī)定的扭矩擰緊即可。并且調(diào)整方便，可以將輪毅在軸上很方便地調(diào)整到所需位置。
　　②有良好的互換性，且拆卸方便。這是因?yàn)槊浱啄馨演^大配合間隙的輪毅聯(lián)接起來。拆卸時將螺栓擰松，即可使被聯(lián)結(jié)件容易地拆開。
　?、勖浱茁?lián)接可以承受重負(fù)荷。脹套結(jié)構(gòu)可作成多種式樣，一個脹套不夠，還可多個串聯(lián)使用。
　?、苊浱椎氖褂脡勖L，。因?yàn)樗强磕ゲ羵鲃樱瑢Ρ宦?lián)接件沒有鍵槽削弱，也沒有相對運(yùn)動，工作中不會摩損。脹套在脹緊后，接觸面緊密貼合不易銹蝕。
　　⑤脹套在超載時，可以保護(hù)設(shè)備不受損壞。
　　在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中對彈性聯(lián)軸器的基本要求為：
　　①，承載能力大。由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的傳動軸系有可能發(fā)生瞬時尖峰載荷，故要求聯(lián)軸器的許用瞬時較大轉(zhuǎn)矩為許用長期轉(zhuǎn)矩的三倍以上。
　?、?，阻尼大，具有足夠的減振能力。把沖擊和振動產(chǎn)生的振幅降低到允許的范圍內(nèi)。
　?、劬哂凶銐虻难a(bǔ)償性，滿足工作時兩軸發(fā)生位移的需要。
　?、芄ぷ餍阅芊€(wěn)定，對具有橡膠彈性元件的聯(lián)軸器還應(yīng)具有耐熱性、不易老化等特性。
　　2膜片聯(lián)軸器
　　膜片聯(lián)軸器主要由左右半聯(lián)軸器、膜片組、中間體、螺栓、防松螺母、墊塊等零部件組成。其工作原理為：轉(zhuǎn)矩從左半聯(lián)軸器輸入，經(jīng)主動螺栓傳輸至膜片組，膜片組再通過從動螺栓將轉(zhuǎn)矩傳至中間體，同樣轉(zhuǎn)矩通過另一端的膜片組、螺栓及右半聯(lián)軸器輸出。
　　膜片常用的結(jié)構(gòu)有輪輻式、圓環(huán)式、連桿式、多邊式、束腰式。輪幅式和連桿式是早期的形式，圓環(huán)式比較簡單，但柔性差，目前常用的還是多邊式和束腰式。特別是束腰式接近等強(qiáng)度，柔性好，螺栓孔周圍應(yīng)力低，離心力小，去除多余質(zhì)量，轉(zhuǎn)速還可提高。據(jù)企業(yè)現(xiàn)場調(diào)查目前大多選用束腰式膜片。膜片厚度為0.2-0.6mm，膜片組由數(shù)量的膜片重疊而成。
　　膜片聯(lián)軸器兼有剛性聯(lián)軸器(如齒輪聯(lián)軸器)和彈性聯(lián)軸器(如彈性套柱銷聯(lián)軸器)的優(yōu)點(diǎn)，與齒式聯(lián)軸器比較：
　?、倌て绞墙柚谠陨淼膿锨鷣磉m應(yīng)軸線的不對中，因而避免了齒式聯(lián)軸器的齒面的相對滑移或滾動摩擦接觸，故無需潤滑，省去了復(fù)雜滑油系統(tǒng)；②使用壽命長；
　?、鄄粚χ羞m應(yīng)能力大，通常可達(dá)齒式的十倍；
　?、茌S向推力小，只有齒式的幾分之一。
　　與彈性套柱銷聯(lián)軸器比較：
　?、倌て?lián)軸器在角偏轉(zhuǎn)安裝條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，傳動于彈性柱銷聯(lián)軸器，有節(jié)能作用；
　　②膜片聯(lián)軸器在角偏轉(zhuǎn)安裝條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，適應(yīng)，彈性柱銷聯(lián)軸器在偏轉(zhuǎn)2°情況下運(yùn)轉(zhuǎn)2小時后，彈性圈全部損壞，而膜片聯(lián)軸器運(yùn)動正常，無損壞現(xiàn)象；
　?、勰て?lián)軸器具有良好的減振作用，尤其在轉(zhuǎn)速達(dá)10000轉(zhuǎn)/分以上振動特別小，這種良好性能特別適用于活塞式動力機(jī)的傳動系統(tǒng)以及礦山機(jī)械、履帶式車輛的傳動。
　　由于膜片聯(lián)軸器滿足風(fēng)力機(jī)對彈性聯(lián)軸器的要求，并且比其他彈性聯(lián)軸器具有優(yōu)良的性能，因此兆瓦級風(fēng)電機(jī)組增速齒輪箱高速軸和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸的連接采用膜片聯(lián)軸器。